zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Tensorflow笔记:神经网络的参数,神经网络的搭建,神经网络的前向传播

    一、神经网络的参数 
    神经网络的参数:是指神经元线上的权重 w,用变量表示,一般会先随机生成 这些参数。生成参数的方法是让w等于tf.Variable,把生成的方式写在括号里。 


    神经网络中常用的生成随机数/数组的函数有: 

    tf.random_normal()            生成正态分布随机数 
    tf.truncated_normal()         生成去掉过大偏离点的正态分布随机数 
    tf.random_uniform()           生成均匀分布随机数 
    tf.zeros                      表示生成全 0 数组        
    tf.ones                       表示生成全 1 数组       
    tf.fill                       表示生成全定值数组     
    tf.constant                  表示生成直接给定值的数组    


    举例 
    w=tf.Variable(tf.random_normal([2,3],stddev=2, mean=0, seed=1)),表示生成正态分布随机数,形状两行三列,标准差是 2,均值是 0,随机种子是 1。 


    w=tf.Variable(tf.Truncated_normal([2,3],stddev=2, mean=0, seed=1)),表示去掉偏离过大的正态分布,也就是如果随机出来的数据偏离平均值超过两个标准差,这个数据将重新生成。 


    w=random_uniform(shape=7,minval=0,maxval=1,dtype=tf.int32,seed=1),表示从一个均匀分布[minval maxval)中随机采样,注意定义域是左闭右开,即包含 minval,不包含 maxval。 


    ④ 除了生成随机数,还可以生成常量。tf.zeros([3,2],int32)表示生成[[0,0],[0,0],[0,0]];tf.ones([3,2],int32)表示生成[[1,1],[1,1],[1,1];
    tf.fill([3,2],6)表示生成[[6,6],[6,6],[6,6]];tf.constant([3,2,1])表示生成[3,2,1]。 


    注意:①随机种子如果去掉每次生成的随机数将不一致。 
    ②如果没有特殊要求标准差、均值、随机种子是可以不写的。  



    二、神经网络的搭建 
    当我们知道张量、计算图、会话和参数后,我们可以讨论神经网络的实现过程了。  
    神经网络的实现过程: 
    1、准备数据集,提取特征,作为输入喂给神经网络(Neural Network,NN) 
    2、搭建 NN 结构,从输入到输出(先搭建计算图,再用会话执行) 
    ( NN 前向传播算法  ————>    计算输出) 
    3、大量特征数据喂给 NN,迭代优化 NN 参数 
      ( NN 反向传播算法    ————>     优化参数训练模型) 
    4、使用训练好的模型预测和分类 


    由此可见,基于神经网络的机器学习主要分为两个过程,即训练过程和使用过程。  训练过程是第一步、第二步、第三步的循环迭代,使用过程是第四步,一旦参数优化完成就可以固定这些参数,实现特定应用了。 很多实际应用中,我们会先使用现有的成熟网络结构,喂入新的数据,训练相应模型,判断是否能对喂入的从未见过的新数据作出正确响应,再适当更改网络结构,反复迭代,让机器自动训练参数找出最优结构和参数,以固定专用模型。


    √前向传播就是搭建模型的计算过程,让模型具有推理能力,可以针对一组输入
    给出相应的输出。 
    举例 
    假如生产一批零件,体积为 x1,重量为 x2,体积和重量就是我们选择的特征,
    把它们喂入神经网络,当体积和重量这组数据走过神经网络后会得到一个输出。
     
    假如输入的特征值是:体积 0.7  重量 0.5   

     由搭建的神经网络可得,隐藏层节点 a11=x1* w11+x2*w21=0.14+0.15=0.29,同理算得节点 a12=0.32,a13=0.38,最终计算得到输出层 Y=-0.015,这便实现了前向传播过程。 
    推导:  
    第一层  X 是输入为 1X2 矩阵 , 用 x 表示输入,是一个 1 行 2 列矩阵,表示一次输入一组特征,这组特征包含了 体积和重量两个元素。 
    √W 前节点编号,后节点编号(层数) 为待优化的参数 对于第一层的 w 前面有两个节点,后面有三个节点 w 应该是个两行三列矩阵,我们这样表示: 

    √神经网络共有几层(或当前是第几层网络)都是指的计算层,输入不是计算层,
    所以 a 为第一层网络,a 是一个一行三列矩阵。 
    我们这样表示: 
    a(1)=[a11, a12, a13]=XW(1) 

    第二层 
    √参数要满足前面三个节点,后面一个节点,所以 W(2) 是三行一列矩阵。 
    我们这样表示 :

    我们把每层输入乘以线上的权重 w,这样用矩阵乘法可以计算出输出 y 了。 

    a= tf.matmul(X, W1) 
    y= tf.matmul(a, W2) 


    由于需要计算结果,就要用 with 结构实现,所有变量初始化过程、计算过程都要放到 sess.run 函数中。对于变量初始化,我们在 sess.run 中写入tf.global_variables_initializer 实现对所有变量初始化,也就是赋初值。对于计算图中的运算,我们直接把运算节点填入 sess.run 即可,比如要计算输出y,直接写 sess.run(y) 即可。 
    在实际应用中,我们可以一次喂入一组或多组输入,让神经网络计算输出 y,可以先用 tf.placeholder 给输入占位。如果一次喂一组数据 shape 的第一维位置写 1,第二维位置看有几个输入特征;如果一次想喂多组数据,shape 的第一维位置可以写 None 表示先空着,第二维位置写有几个输入特征。这样在 feed_dict 中可以喂入若干组体积重量了。 


    前向传播过程的 tensorflow 描述: 
    变量初始化、计算图节点运算都要用会话(with 结构)实现 

    with tf.Session() as sess: 
         sess.run() 


    变量初始化:在 sess.run 函数中用 tf.global_variables_initializer()汇总所有待优化变量。 

    init_op = tf.global_variables_initializer() 
     sess.run(init_op) 


    计算图节点运算:在 sess.run 函数中写入待运算的节点 

    sess.run(y) 


    用 tf.placeholder 占位,在 sess.run 函数中用 feed_dict 喂数据 喂一组数据: 
     

    x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(1, 2)) 
    sess.run(y, feed_dict={x: [[0.5,0.6]]}) 


    喂多组数据: 
     

    x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None, 2)) 
    sess.run(y, feed_dict={x: [[0.1,0.2],[0.2,0.3],[0.3,0.4],[0.4,0.5]]}) 


    举例 
    这是一个实现神经网络前向传播过程,网络可以自动推理出输出 y 的值。 
    ①用 placeholder 实现输入定义(sess.run 中喂入一组数据)的情况 
    第一组喂体积 0.7、重量 0.5  

    #coding:utf-8 
    import tensorflow as tf 
    #定义输入和参数 
    x=tf.placeholder(tf.float32,shape=(1,2)) 
    w1=tf.Variable(tf.random_normal([2,3],stddev=1,seed=1)) 
    w2=tf.Variable(tf.random_normal([3,1],stddev=1,seed=1)) 
    #定义前向传播过程 
    a=tf.matmul(x,w1) 
    y=tf.matmul(a,w2) 
    #用会话计算结果 
    with tf.Session() as sess: 
    init_op=tf.global_variables_initializer() 
    sess.run(init_op) 
    print ”y in tf3_3.py is:
    ”,sess.run(y,feed_dict={x:[[0.7,0.5]]}) 
    ②用 placeholder 实现输入定义(sess.run 中喂入多组数据)的情况 
    第一组喂体积 0.7、重量 0.5,第二组喂体积 0.2、重量 0.3,第三组喂体积 0.3 、
    重量 0.4,第四组喂体积 0.4、重量 0.5. 
    #coding:utf-8 
    import tensorflow as tf 
    #定义输入和参数 
    x=tf.placeholder(tf.float32,shape=(None,2)) 
    w1=tf.Variable(tf.random_normal([2,3],stddev=1,seed=1)) 
    w2=tf.Variable(tf.random_normal([3,1],stddev=1,seed=1)) 
    #定义前向传播过程 
    a=tf.matmul(x,w1) 
    y=tf.matmul(a,w2) 
    #用会话计算结果 
    with tf.Session() as sess: 
    init_op=tf.global_variables_initializer() 
    sess.run(init_op) 
    print”y in tf3_4.py is:
    ”,sess.run(y,feed_dict={x:[[0.7,0.5], 
    [0.2,0.3],[0.3,0.4],[0.4,0.5]]})
    
     
  • 相关阅读:
    【UVa#10325】The Lottery
    【洛谷P1868】饥饿的奶牛
    【NOI2005】维护数列
    【NOIP2018】保卫王国
    【洛谷P4719】动态dp
    【NOI2014】魔法森林
    【洛谷P4234】最小差值生成树
    【国家集训队】Tree II
    面试1
    struts2中的方法的调用
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Romantic-Chopin/p/12451051.html
Copyright © 2011-2022 走看看