周志华《机器学习》课后习题解答系列(六):Ch5.8 - SOM网络实验

本文主要是介绍周志华《机器学习》课后习题解答系列(六):Ch5.8 - SOM网络实验,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

本系列相关答案和源代码托管在我的Github上:PY131/Machine-Learning_ZhouZhihua.

SOM神经网络实验

这里写图片描述

注:本题程序分别基于Python和Matlab实现(这里查看完整代码和数据集)。

1 基础概述

1.1 SOM网络概念

SOM(Self-Organizing Map,自组织映射)网络是一种无监督竞争型神经网络,常用于数据的聚类和降维分析。它从仿生学中引出,模拟了面临不同输入模式时生物神经组织的兴奋机理。SOM神经网络最初由Kohonen提出,所以也常把SOM网络称为Kohonen网络

SOM神经网络通过自组织映射(SOM),将高维的输入数据映射到低维空间,从而实现了特征空间的降维,同时保持了输入数据在高维空间中的拓扑结构。下图为最常见的输出层为二维的SOM神经网络:

这里写图片描述

SOM网络经过训练之后,输出层各神经元及其参数反映的是输入数据的模式聚合。

1.2 SOM网络工作机理

SOM工作机理分为三大部分:

  • 竞争(Competition)
  • 协同(Cooperation)
  • 适应(Adaption)

下面对工作机制进行概要讨论(这里以上图5.11所示输出层为二维的Kohonen网络为例):

1. 参数

先明确网络所涉及的数据和参数(即要通过数据学习的对象):

数据:输入层:D 个输入变量记为 x = {x_i: i=1,…,D};输出层:N*M 个输出变量记为

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