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修正MCP神经元模型中的公式错误。 #879

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# 神经元

在生物学中,神经元细胞有兴奋与抑制两种状态。大多数神经元细胞在正常情况下处于抑制状态,一旦某个神经元受到刺激并且电位超过一定的阈值后,这个神经元细胞就被激活,处于兴奋状态,并向其他神经元传递信息。基于神经元细胞的结构特性与传递信息方式,神经科学家 Warren McCulloch 和逻辑学家 Walter Pitts 合作提出了“McCulloch–Pitts (MCP) neuron”模型。在人工神经网络中,MCP模型成为人工神经网络中的最基本结构。MCP模型结构如 **图1** 所示。
在生物学中,神经元细胞有兴奋与抑制两种状态。大多数神经元细胞在正常情况下处于抑制状态,一旦某个神经元受到刺激并且电位超过一定的阈值后,这个神经元细胞就被激活,处于兴奋状态,并向其他神经元传递信息。基于神经元细胞的结构特性与传递信息方式,神经科学家 Warren McCulloch 和逻辑学家 Walter Pitts 合作提出了“McCulloch–Pitts (MCP) neuron”模型。在人工神经网络中,MCP模型成为人工神经网络中的最基本结构。MCP模型结构如 **图1** 所示[^1]

![图1 MCP 模型结构](../../../images/deep_learning/basic_concepts/neurons.png)

<center>图1 MCP 模型结构</center><br></br>

从 **图1** 可见,给定 n 个二值化(0或1)的输入数据 $x_i$ ($1\le i\le n$)与连接参数 $w_i$ ($1\le i\le n$),MCP 神经元模型对输入数据线性加权求和,然后使用函数 $\varPhi \left( \right)$ 将加权累加结果映射为 0 或 1 ,以完成两类分类的任务:
从 **图1** 可见,给定 n 个二值化(0或1)的输入数据 $x_i$ ($1\le i\le n$)与连接参数 $w_i$ ($1\le i\le n$),MCP 神经元模型对输入数据线性加权求和 $z=\sum_{i=1}^n{w_ix_i}$ ,然后使用函数 $\varPhi \left( \right)$ 将加权累加结果$z$映射为 0 或 1 ,以完成两类分类的任务:
$$
y=\varPhi \left( \sum_{i=1}^n{w_ix_i} \right)
$$

其中 $w_i$ 为预先设定的连接权重值(一般在 0 和 1 中取一个值或者 1 和 -1 中取一个值),用来表示其所对应输入数据对输出结果的影响(即权重)。$\varPhi \left( \right)$ 将输入端数据与连接权重所得线性加权累加结果与预先设定阈值 $\theta$ 进行比较,根据比较结果输出 1 或 0。
其中 $w_i$ 为预先设定的连接权重值(一般在 0 和 1 中取一个值或者 1 和 -1 中取一个值),用来表示其所对应输入数据对输出结果的影响(即权重)。$\varPhi \left( \right)$ 将输入端数据与连接权重所得线性加权累加结果 $z$ 与预先设定阈值 $\theta$ 进行比较,根据比较结果输出 1 或 0:
$$
\varPhi(z) = \begin{cases}
1, z \ge \theta \\[2ex]
0, z \lt \theta
\end{cases}
$$

具体而言,如果线性加权累加结果(即 $\sum_{i=1}^m{w_ix_i}
$)大于阈值 $\theta$,则函数 $\varPhi \left( \right)$ 的输出为1、否则为0。也就是说,如果线性加权累加结果大于阈值 $\theta$,则神经元细胞处于兴奋状态,向后传递 1 的信息,否则该神经元细胞处于抑制状态而不向后传递信息。
具体而言,如果线性加权累加结果(即 $z=\sum_{i=1}^m{w_ix_i}$)大于等于阈值 $\theta$,则函数 $\varPhi \left( \right)$ 的输出为1、否则为0。也就是说,如果线性加权累加结果$z$大于等于阈值 $\theta$,则神经元细胞处于兴奋状态,向后传递 1 的信息,否则该神经元细胞处于抑制状态而不向后传递信息。

从另外一个角度来看,对于任何输入数据 $x_i$ ($1\le i\le n$),MCP 模型可得到 1 或 0 这样的输出结果,实现了将输入数据分类到 1 或 0 两个类别中,解决了二分类问题。


## 参考资料
[^1]: [McCulloch-Pitts Neurons: Intermediate Level (page 6)](https://mind.ilstu.edu/curriculum/mcp_neurons/mcp_neuron_intermed6.html)