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標題: 極限學習機算法原理介紹 (Extreme Learning Machine,ELM) [打印本頁]

作者: kl112233    時間: 2018-8-1 18:01
標題: 極限學習機算法原理介紹 (Extreme Learning Machine,ELM)
極限學習原理介紹,初步了解極限學習
一,ELM概要
極限學習機是一種針對單隱含層前饋神經網絡(Single-hiddenLayerFeedforwardNeuralNetwork,SLFN)的新算法。相對于傳統前饋神經網絡訓練速度慢,容易陷入局部極小值點,學習率的選擇敏感等缺點,ELM算法隨機產生輸入層與隱含層的連接權值及隱含層神經元的閾值,且在訓練過程中無需調整,只需要設置隱含層神經元的個數,便可以獲得唯一的最優解。與之前的傳統訓練方法相比,ELM方法具有學習速度快,泛化性能好等優點。
二,ELM概述
傳統的典型單隱含層前饋神經網絡結構如下圖一所示,由輸入層,隱含層和輸出層組成,輸入層與隱含層,隱含層與輸出層神經元間全連接。其中,輸入層有n個神經元,對應n個輸入變量;隱含層有l個神經元;輸出層有m個神經元,對應m個輸出變量。在不失一般性的情況下,設輸入層與隱含層間的連接權值W為


三,ELM 的學習算法由以上分析可知,ELM 在訓練之前可以隨機產生 w 和 b ,只需確定隱含層神經元個數及隱含層神經元的激活函數(無限可微),即可計算出  .具體地,ELM的學習算法主要有以下幾個步驟:(1) 確定隱含層神經元個數,隨機設定輸入層與隱含層的連接權值 w 和隱含層神經元的閾值b ;(2) 選擇一個無限可微的函數作為隱含層神經元的激活函數,進而計算隱含層輸出矩陣 H ;(3) 計算輸出層權值 ' ^ ^ : H T  . 值得一提的是,相關研究結果表明,在 ELM 中不僅許多非線性激活函數都可以使用(如 S 型函數,正弦函數和復合函數等),還可以使用不可微函數,甚至使用不連續的函數作為激活函數。四, ELM 當前研究現狀ELM 以其學習速度快,泛化性能好等優點,引起了國內外許多專家和學者的研究和關注。ELM 不僅適用于回歸,擬合問題,亦適用于分類,模式識別等領域,因此,其在各個領域均得到廣泛的應用。同時,不少改進的方法和策略也被不斷提及,ELM 的性能也得到了很大的提升,其應用范圍亦愈來愈廣,其重要性亦日益體現出來。

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