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一 感知机是什么
感知机（Perceptron）是一种接收输入信号并输出结果的算法。
它根据输入与权重的加权和是否超过某个阈值（threshold），来判断输出0还是1。
二.计算方式
感知机的基本公式如下：
- X1, X2 : 输入
- W1，W1： 权重
- θ ：阈值
- 输出：0 or 1
三.简单逻辑门的实现
逻辑门简介
感知机可以模拟如下基本逻辑门：
| 输入1 | 输入2 | AND门输出 | NAND门输出 | OR门输出 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
感知机参数设置
| 门类型 | 权重w1、w2 | 阈值θ |
|---|---|---|
| AND门 | 0.5, 0.5 | 0.7 |
| NAND门 | -0.5, -0.5 | -0.7 |
| OR门 | 0.5, 0.5 | 0.2 |
代码示例
def AND(x1, x2):w1, w2, theta = 0.5, 0.5, 0.7tmp = w1*x1 + w2*x2if tmp <= theta:return 0else:return 1
通过调整权重与阈值，感知机可以模拟不同的逻辑门。
四.线性与非线性
线性可分性
如果能够通过一条直线（二维）或超平面（高维）将不同类别的数据点完全分开，这种情况称为线性可分（Linear Separability）。
在平面上无法用一条直线区分输出为0和1的点，因此单层感知机无法处理XOR问题。
五.多层感知机
多层结构的必要性
为了解决XOR等非线性可分问题，需要引入多层感知机（Multi-layer Perceptron，MLP）：
- 第1层：处理简单逻辑（如NAND、OR）
- 第2层：综合前面结果（如AND）
通过“组合多个感知机”，可以实现复杂逻辑！
XOR（异或）门的多层实现示例
def NAND(x1, x2):return ... # 同前述定义def OR(x1, x2):return ... # 同前述定义def AND(x1, x2):return ... # 同前述定义def XOR(x1, x2):s1 = NAND(x1, x2)s2 = OR(x1, x2)y = AND(s1, s2)return y
异或 = AND(NAND, OR)
总结
| 主题 | 关键词 | 备注 |
|---|---|---|
| 感知机基础 | 权重、阈值、加权和 | 决定输出0或1 |
| 逻辑门实现 | AND、NAND、OR | 单层感知机 |
| 线性与非线性 | 线性可分 vs 非线性可分 | XOR是非线性问题 |
| 多层感知机 | 层与层组合 | 解决复杂问题 |