Статья Автор: Деникина Н.В., Деникин А.В.

Нейрон

Самое простое предсказание

Начнём с предположения, что про заказ известно только одно число — расстояние. Пять километров.

Курьер на скутере едет по городу со средней скоростью около двадцати километров в час. Значит, на километр уходит 60 : 20 = 3 минуты. Умножаем: 5 · 3 = 15 минут.

Одно умножение, и это уже модель. Она предсказывает время в дороге по одному числу.

Вес — множитель при признаке. Здесь вес равен трём и означает «три минуты на километр».

Модель грубая: она ничего не знает ни про светофоры, ни про свободных курьеров, ни про то, что заказ ещё собирают. Всё это надо добавить.

Откуда берутся остальные числа

Раз признаков несколько, у каждого будет свой вес. Посмотрим, чему они примерно равны.

Полный цикл городского светофора — около трёх минут. Подъезжая к нему в случайный момент, в среднем ждёшь половину цикла, то есть 1.5 минуты. Это и есть вес светофоров.

Свободные курьеры работают в обратную сторону: чем их больше рядом, тем быстрее находится тот, кто ближе к точке. Точной оценки у нас нет, возьмём полминуты на каждого со знаком минус и позже проверим по данным. В таблице 1 подбор по двумстам заказам дал −0.49, то есть оценка оказалась близкой.

И последнее. Даже если ехать никуда не надо, заказ сначала собирают: готовят еду, упаковывают, передают курьеру. Это примерно 8 минут, и они уходят независимо от расстояния, светофоров и курьеров.

Несколько признаков: цикл

Каждый признак надо умножить на свой вес и всё сложить. Получается цикл по трём признакам. А восемь минут сборки прибавляются один раз, вне цикла: они не зависят ни от одного признака.

Считаем для нулевого заказа из таблицы 2.

Таблица 8. Расчёт предсказания для нулевого заказа

признакзначениевеспроизведение
расстояние, км4312
светофоров21.53
свободных курьеров6−0.5−3
сумма произведений12
сборка заказа+8
предсказание, минут20

Читаем сверху вниз. Первые три строки — по одному признаку в каждой, произведение получается умножением значения на вес. Четвёртая строка — их сумма. Обратите внимание: вклад светофоров и вклад курьеров здесь погасили друг друга, поэтому сумма произведений совпала со вкладом одного расстояния. Это совпадение, а не правило.

Двадцать минут. Это то же число, которое в таблице 1 предсказала программа, но теперь оно посчитано по шагам, и каждый шаг виден.

Скалярное произведение

Посмотрим на цикл ещё раз. Он берёт числа из двух наборов одинаковой длины, перемножает их по парам и складывает. У этого действия есть название.

Скалярное произведение — сумма попарных произведений двух наборов чисел равной длины. Результат — одно число.

В программе оно записывается одной операцией. Новой математики при этом не появляется: скалярное произведение — тот же цикл, только свёрнутый в одну запись.

Сворачивать нужно не для краткости. Дальше таких сумм будет не одна, а миллионы, и в разделе 7 будет измерено, во сколько раз цикл медленнее.

Здесь важно не перепутать три похожих названия. Скалярное произведение даёт одно число. Матричное умножение, которое появится в следующем разделе, считает множество скалярных произведений сразу и даёт таблицу. Тензорное произведение — совсем другая операция: для двух наборов по три числа она даёт девять чисел, и в этом курсе она не используется. Употреблять «тензорное умножение» как синоним матричного нельзя.

Определение нейрона

Нейрон — одно число, полученное так: каждый признак умножают на свой вес, всё складывают и прибавляют смещение.

Смещение — слагаемое, не связанное ни с одним признаком. Это то, что получится при нулевых признаках: в нашей задаче — восемь минут сборки.


расстояние: 4 км× 3светофоров: 2× 1.5курьеров рядом: 6× −0.5сумма+ 8сборка заказа20минутсколько минут ехать этому заказукурьеров больше — ждать меньше, поэтому вес отрицательный

Для интересующихся. Слово «нейрон» пришло из попытки описать нервную клетку. Как модель клетки эта конструкция не годится, и опираться на биологическую аналогию не следует: это единица вычисления.

Знак веса — это направление влияния. Больше нуля — признак увеличивает предсказание. Меньше нуля — уменьшает. Ровно ноль — признак не учитывается вовсе. Никакой отдельной логики для «плохих» признаков в нейроне нет, есть только знак числа.

Смещение прибавляется один раз, а не к каждому признаку. Если прибавить его внутри цикла, оно войдёт трижды, и вместо 20 получится 36.

Предсказание нейрона — просто число. Оно не обязано попадать в какой-то диапазон и может выйти отрицательным. Что с этим делать, разбирается в разделе 6.


Заказ: 9 км, 2 светофора, 14 свободных курьеров. Веса 3, 1.5 и −0.5, смещение 8. Сколько минут предскажет нейрон?


Реши практическую задачу

Загрузка...
Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться
💬
Пока нет комментариев. Будьте первым!
Печать