CAPÍTULO 02 · PERCEPTRON MULTICAMADAS

Quando um neurônio não é suficiente.

Uma MLP combina vários neurônios em camadas. Cada camada transforma os dados e permite que a rede aprenda relações que uma única reta não representa.

Explorar a rede →
2entradas
1saída

01 · ARQUITETURA

O que muda em uma rede multicamadas?

O cálculo básico de cada neurônio continua igual. A diferença é que a saída de uma camada se torna a entrada da próxima.

Camada de entrada

Recebe x₁ e x₂. Ela organiza os dados, mas não realiza aprendizado.

Camada oculta

Cada neurônio calcula seu potencial u e uma ativação a = g(u). Aqui surgem representações intermediárias.

Camada de saída

Combina as ativações ocultas e produz a probabilidade e a previsão ŷ.

Oculta: uⱼ = Σᵢ wⱼᵢxᵢ + bⱼ   →   aⱼ = g(uⱼ)
Saída: uₒ = Σⱼ vⱼaⱼ + bₒ   →   ŷ = Sigmoid(uₒ)

02 · COMO A REDE APRENDE

Forward pass e backpropagation trabalham juntos.

1 · ForwardCalcula u e a em todas as camadas.
2 · LossCompara y com a probabilidade prevista.
3 · BackpropDistribui o gradiente do erro para trás.
4 · AtualizaçãoCorrige pesos e bias usando η.

Regra da cadeia: ∂L/∂w = ∂L/∂ŷ · ∂ŷ/∂u · ∂u/∂w

03 · FUNÇÕES DE ATIVAÇÃO

Uma mesma soma pode gerar comportamentos diferentes.

Escolha uma função para visualizar sua transformação e veja onde ela costuma ser usada.

−2−101221−1−2ug(u)

04 · EXPERIMENTO AO VIVO

Acompanhe uma MLP aprender XOR.

Escolha uma entrada, observe os neurônios e treine a rede. O canvas é atualizado com os pesos e ativações reais.

Neurônios · 2 → 4 → 1

Azul: pesos positivos · vermelho: pesos negativos.

Rede nova
Aguardando cálculo.
Épocas0
Acertos XOR
Erro médio

Contas do último passo

Os números abaixo pertencem à última amostra treinada.

Treine uma época para visualizar potencial, ativação, erro, deltas e atualização.

Erro × resposta

A curva vermelha deve cair enquanto os acertos aumentam.

Erro médioTaxa de acerto

EXPERIMENTO VISUAL · XOR COM 2 NEURÔNIOS

Duas retas criam a faixa de decisão do XOR.

O primeiro neurônio oculto identifica quando x₁ + x₂ ≥ 0,5. O segundo identifica quando x₁ + x₂ ≥ 1,5. A saída ativa somente entre essas duas retas: exatamente nos casos (0, 1) e (1, 0).

1h₁ reconhece o OR

Ativa quando pelo menos uma entrada vale 1.

h₁ = Step(x₁ + x₂ − 0,5)
2h₂ reconhece o AND

Ativa somente quando as duas entradas valem 1.

h₂ = Step(x₁ + x₂ − 1,5)
3A saída combina os dois

Ativa h₁ e “desliga” o caso reconhecido por h₂.

ŷ = Step(h₁ − 2h₂ − 0,5)

Duas retas e duas regiões positivas

A faixa roxa contém os dois casos em que XOR = 1.

4 de 4 corretos
reta de h₁reta de h₂região ŷ = 1alvo 0alvo 1

LABORATÓRIO 3D · TRÊS ENTRADAS

Com três entradas, cada neurônio oculto desenha um plano.

Em duas dimensões, u = 0 aparece como uma reta. Agora temos x₁, x₂ e x₃; portanto, a mesma equação passa a cortar o espaço como um plano: w₁x₁ + w₂x₂ + w₃x₃ + b = 0.

Entrada tridimensional

Cada amostra é um ponto x = [x₁, x₂, x₃] dentro do cubo.

Camada oculta

Cada neurônio cria um plano e decide de qual lado do corte o ponto está.

Camada de saída

Combina h₁, h₂ e h₃ para produzir ŷ.

Três planos cortando o espaço

Arraste para girar · o plano selecionado aparece mais forte.

Saída ŷ = 1
plano h₁plano h₂plano h₃entrada atual

EXPERIMENTO VISUAL · FRONTEIRAS OCULTAS

Veja cada neurônio oculto desenhar sua própria reta.

Uma MLP não começa com uma única fronteira. Cada neurônio oculto calcula uⱼ = wⱼ₁x₁ + wⱼ₂x₂ + bⱼ e cria uma reta onde uⱼ = 0. Selecione um neurônio, altere seus pesos e bias e observe a linha correspondente mudar.

Três retas, uma região combinada

Arraste os controles ou clique no plano para mover a entrada.

Saída ŷ = 1
h₁h₂h₃região ŷ = 1entrada atual

PRATIQUE

Agora explore os laboratórios multicamadas.

Compare fronteiras, resolva XOR e avance para três classes com Softmax.

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