Каниа Кан - Нейронные сети. Эволюция

Если подробней разобрать работу цикла:

Сначала мы создаем переменную и присваиваем ей число 1. Затем создаем цикл while и проверяем, меньше, или равна четырем наша переменная x. Если меньше, или равна, то будут выполнятся следующие действия:

– вывод на консоль квадрата переменной x;

– в теле оператора, увеличиваем x на единицу, (запись: x+= 1, эквивалентна записи: x = x + 1)

После чего, программа возвращается к условию цикла. Если условие снова истинно, то мы снова выполняем эти два действия. И так до тех пор, пока x не станет больше 4. Тогда условие вернет ложь и цикл больше не будет выполняться.

Цикл for будем использовать, в основном, для того, чтобы перебирать элементы массива, согласно его индексам. Запишем тот же пример, что и с while, с квадратами первых шести натуральных чисел, используя цикл for:

Конструкция for i in —создает цикл, организуя счетчик для каждого числа из списка массива, путем назначения текущего значения переменной i. При первом проходе цикла выполняется присваивание i=0, потом i=1, i=2, и так до тех пор, пока мы не дойдем до последнего элемента списка, которому присвоится значение i=6.

Применяя функцию range (), эту операцию можно сделать немногим иначе:

В данном примере, функция range () – задает последовательность счета натуральных чисел, до конечного значения, указанного в скобках.

Классы и их объекты

В реальной жизни мы чаще оперируем не переменными, а объектами. Стол, стул, человек, кошка, собака, корабль – это все объекты. Наилучший способ знакомства с объектами – это рассмотреть конкретный пример:

# класс объектов Сat (кошка)

class Сat:

# Кошки говорят – “Мяу!”

def says (self):

print (‘Мяу!’)

pass

pass

Запись class Сat – означает что создан класс Сat (кошка), а функция def says(), внутри класса – это метод класса Сat, который выполняет определенные действия связанные с этим классом. В нашем случае созданный нами метод says() выводит на экран – ‘Мяу!’.

Давайте на примере покажем, как создаются объекты класса и работают его методы.

classcat = Сat () #создание объекта classСat, класса Сat

classcat.says () #использование метода says (), объекта classСat

Методов в классе может содержаться так много, насколько это необходимо, для его описания. Кошка помимо того, что может говорить: “Мяу!”, обладает и рядом других важных параметров. К ним относятся цвет шерсти, цвет глаз, кличка, и так далее. И все это, можно описать при помощи методов в классе. Давайте опишем выше сказанное в Python:

Множеству объектов, можно присваивать одинаковый класс и эти объекты в свою очередь, будут обладать одинаковыми методами:

Чтобы получить более полное представление о возможностях объектов, давайте добавим в наш класс переменные, которые будут хранить специфические данные этих объектов, а также методы, позволяющие просматривать и изменять эти данные:

Давайте разбираться что же мы тут написали.

В любом классе можно определить функцию __init__(). Эта функция всегда вызывается, когда мы создаем реальный объект класса, с изначально заданными атрибутами. Атрибут – это переменная, которая относится к классу, в котором она определена. В нашем случае, при создании объекта, мы сразу можем указать его атрибуты – кличку и количество лет, которые сразу присваиваются этому объекту. Через созданный нами метод status(), мы можем вывести информацию о количестве лет и кличке нашего объекта. Метод number_of_years (self, years), принимает число и изменяет атрибут класса – количество лет. Метод says(), не изменился, он все также говорит голосом нашего объекта – ‘Мяу!’.

Настало время практически реализовать линейную классификацию. Для этого в Python смоделируем работу искусственного нейрона. Попробуем решить нашу задачу, найдя промежуточные значения, при заданном наборе входных и соответствующим им выходным (целевым) параметрам. Как мы помним – это были высота и длина двух разных видов животных. Это может быть и любой другой условный набор данных, которые можно представить, как параметры размеров одежды, предметов, насекомых, веса, стоимости, градусов и любых других. Отобразим наше задание – список с параметрами двух видов животных:

В дальнейшем все данные, которые надо анализировать при помощи искусственных нейронов и их сетей, будем называть – обучающей выборкой. А процесс изменения коэффициентов, в нашем случае – коэффициент А, в зависимости от функции ошибки на выходе, будем называть – процессом обучения.

Примем за значение х– длины животных, а Y– высота. Так как Y(игрек большое) – это и есть ответ: Y = Ax, то условимся что он и будет целевым значением для нашего нейрона (правильным ответом), а входными данными будут все значения переменной х.

Отобразим для лучшего представления входных данных, график обучающей выборки:

Видно, что наши данные напоминают прямую линию, уравнение которой Y = = 2* x. Данные находятся около значений этой функции, но не повторяют их. Задача нашего нейрон суметь с большой точностью провести эту прямую, несмотря на то, что данные по остальным точкам отсутствуют (например, нет данных о Yкоординате с точкой с x = 5).

Cмоделируем такую структуру, для чего подадим на вход нейрона (дендрит у биологического нейрона), значение x, и меняя коэффициент A(синапс у биологического нейрона), по правилам, которые мы вывели с линейным классификатором, будем получать выходные значения нейрона y(аксон у биологического нейрона). Так же условимся, что Y (большое) – правильный ответ (целевое значение), а y(малое) – ответ нейрона (его выход).