神经网络参数优化算法,神经网络损失函数设计

1、神经网络算法中,参数的设置或者调整,有什么方法可以采用

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神经网络的结构(例如2输入3隐节点1输出)建好后,一般就要求神经网络里的权值和阈值。现在一般求解权值和阈值,都是采用梯度下降之类的搜索算法(梯度下降法、牛顿法、列文伯格-马跨特法、狗腿法等等),这些算法会先初始化一个解,在这个解的基础上,确定一个搜索方向和一个移动步长(各种法算确定方向和步长的方法不同,也就使各种算法适用于解决不同的问题),使初始解根据这个方向和步长移动后,能使目标函数的输出(在神经网络中就是预测误差)下降。 然后将它更新为新的解,再继续寻找下一步的移动方向的步长,这样不断的迭代下去,目标函数(神经网络中的预测误差)也不断下降,最终就能找到一个解,使得目标函数(预测误差)比较小。
而在寻解过程中,步长太大,就会搜索得不仔细,可能跨过了优秀的解,而步长太小,又会使寻解过程进行得太慢。因此,步长设置适当非常重要。
学习率对原步长(在梯度下降法中就是梯度的长度)作调整,如果学习率lr = 0.1,那么梯度下降法中每次调整的步长就是0.1*梯度,
而在matlab神经网络工具箱里的lr,代表的是初始学习率。因为matlab工具箱为了在寻解不同阶段更智能的选择合适的步长,使用的是可变学习率,它会根据上一次解的调整对目标函数带来的效果来对学习率作调整,再根据学习率决定步长。
机制如下:
if newE2/E2 > maxE_inc %若果误差上升大于阈值
lr = lr * lr_dec; %则降低学习率
else
if newE2 < E2 %若果误差减少
lr = lr * lr_inc;%则增加学习率
end
详细的可以看《神经网络之家》nnetinfo里的《[重要]写自己的BP神经网络(traingd)》一文,里面是matlab神经网络工具箱梯度下降法的简化代码
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祝学习愉快

谷歌人工智能写作项目:小发猫

2、matlab支持向量机预测数据怎么减小相对误差

采用网格搜索法神经网络算法怎么减少误差。基于长短时记忆神经网络算法的支持向量机的预测方法,为了保证支持向量机预测结果的准确性减小相对误差,选用网格搜索法对支持向量机参数进行优化处理。为了减小在预测算法中,由于误差的传递导致最终预测结果与实际结果产生较大偏离,在预测运算过程中对采用长短时记忆神经网络组合预测,对预测结果进行组合。

3、人工神经网络评价法

人工神经元是人工神经网络的基本处理单元,而人工智能的一个重要组成部分又是人工神经网络。人工神经网络是模拟生物神经元系统的数学模型,接受信息主要是通过神经元来进行的。首先,人工神经元利用连接强度将产生的信号扩大;然后,接收到所有与之相连的神经元输出的加权累积;最后,将神经元与加权总和一一比较,当比阈值大时,则激活人工神经元,信号被输送至与它连接的上一层的神经元,反之则不行。

人工神经网络的一个重要模型就是反向传播模型(Back-Propagation Model)(简称BP模型)。对于一个拥有n个输入节点、m个输出节点的反向传播网络,可将输入到输出的关系看作n维空间到m维空间的映射。由于网络中含有大量非线性节点,所以可具有高度非线性。

(一)神经网络评价法的步骤

利用神经网络对复垦潜力进行评价的目的就是对某个指标的输入产生一个预期的评价结果,在此过程中需要对网络的连接弧权值进行不断的调整。

(1)初始化所有连接弧的权值。为了保证网络不会出现饱和及反常的情况,一般将其设置为较小的随机数。

(2)在网络中输入一组训练数据,并对网络的输出值进行计算。

(3)对期望值与输出值之间的偏差进行计算,再从输出层逆向计算到第一隐含层,调整各条弧的权值,使其往减少该偏差的方向发展。

(4)重复以上几个步骤,对训练集中的各组训练数据反复计算,直至二者的偏差达到能够被认可的程度为止。

(二)人工神经网络模型的建立

(1)确定输入层个数。根据评价对象的实际情况,输入层的个数就是所选择的评价指标数。

(2)确定隐含层数。通常最为理想的神经网络只具有一个隐含层,输入的信号能够被隐含节点分离,然后组合成新的向量,其运算快速,可让复杂的事物简单化,减少不必要的麻烦。

(3)确定隐含层节点数。按照经验公式:

灾害损毁土地复垦

式中:j——隐含层的个数;

n——输入层的个数;

m——输出层的个数。

人工神经网络模型结构如图5-2。

图5-2人工神经网络结构图(据周丽晖,2004)

(三)人工神经网络的计算

输入被评价对象的指标信息(X1,X2,X3,…,Xn),计算实际输出值Yj。

灾害损毁土地复垦

比较已知输出与计算输出,修改K层节点的权值和阈值。

灾害损毁土地复垦

式中:wij——K-1层结点j的连接权值和阈值;

η——系数(0<η<1);

Xi——结点i的输出。

输出结果:

Cj=yj(1-yj)(dj-yj) (5-21)

式中:yj——结点j的实际输出值;

dj——结点j的期望输出值。因为无法对隐含结点的输出进行比较,可推算出:

灾害损毁土地复垦

式中:Xj——结点j的实际输出值。

它是一个轮番代替的过程,每次的迭代都将W值调整,这样经过反复更替,直到计算输出值与期望输出值的偏差在允许值范围内才能停止。

利用人工神经网络法对复垦潜力进行评价,实际上就是将土地复垦影响评价因子与复垦潜力之间的映射关系建立起来。只要选择的网络结构合适,利用人工神经网络函数的逼近性,就能无限接近上述映射关系,所以采用人工神经网络法进行灾毁土地复垦潜力评价是适宜的。

(四)人工神经网络方法的优缺点

人工神经网络方法与其他方法相比具有如下优点:

(1)它是利用最优训练原则进行重复计算,不停地调试神经网络结构,直至得到一个相对稳定的结果。所以,采取此方法进行复垦潜力评价可以消除很多人为主观因素,保证了复垦潜力评价结果的真实性和客观性。

(2)得到的评价结果误差相对较小,通过反复迭代减少系统误差,可满足任何精度要求。

(3)动态性好,通过增加参比样本的数量和随着时间不断推移,能够实现动态追踪比较和更深层次的学习。

(4)它以非线性函数为基础,与复杂的非线性动态经济系统更贴近,能够更加真实、更为准确地反映出灾毁土地复垦潜力,比传统评价方法更适用。

但是人工神经网络也存在一定的不足:

(1)人工神经网络算法是采取最优化算法,通过迭代计算对连接各神经元之间的权值不断地调整,直到达到全局最优化。但误差曲面相当复杂,在计算过程中一不小心就会使神经网络陷入局部最小点。

(2)误差通过输出层逆向传播,隐含层越多,逆向传播偏差在接近输入层时就越不准确,评价效率在一定程度上也受到影响,收敛速度不及时的情况就容易出现,从而造成个别区域的复垦潜力评价结果出现偏离。

4、MATLAB神经网络BP,误差超大,怎样调试是误差更接近目标值?主要调试哪些参数?谢谢。。。

被推荐的答案倒是没说错,基本上和没说一样…… 就好比问怎么安排时间,回答一个“合理安排时间”……
误差大,第一步需要尝试的是做归一化处理。有线性归一化,有对数函数归一化等等,这个你可以去网上搜索数据归一化方法,有相关的代码,应该。
第二部需要做出的改动是隐层节点数量,如果节点数量太多,那么结果的随机性就会很大,如果太少,那么复杂数据的规律计算不出来。多少层节点最合适,这个目前除了一个一个试没有更好的办法。但是你会发现每一个相同的结构计算出的结果却不尽相同,这个时候就需要考虑后续的问题。
第三步尝试,变换transfer function。麻烦你查查字典,因为我不是用中文学的神经网络。我姑且翻译成传输函数。传输函数在matlab中内建了3中 pureline logsig tansig。分别有不同的应用范围。因为没看到你的数据,我也不清楚具体应该推荐你用哪一种。不过你可以去网上搜索一下三种传输函数的特点。
一般情况下,前三步已经可以解决问题了。
如果不行,那么你需要尝试的就是比较高级的内容了。尝试一下,不行再追问。

5、自己用matlab实现的BP神经网络算法,无法得到预期的效果,主要是误差太大 5

lr=0.05; %lr为学习速率;
err_goal=0.1; %err_goal为期望误差最小值
max_epoch=15000; %max_epoch为训练的最大次数;
a=0.9; %a为惯性系数
Oi=0;
Ok=0; %置隐含层和输出层各神经元输出初值为0
这些初始参数是谁提供给你?
调整一下这些参数看看.

6、bp神经网络训练样本增加很多,但是隐含层节点数还是不变会不会欠拟合,或者过拟合?求大神告知!

学习神经网络这段时间,有一个疑问,BP神经网络中训练的次数指的网络的迭代次数,如果有a个样本,每个样本训练次数n,则网络一共迭代an次,在n>>a 情况下 , 网络在不停的调整权值,减小误差,跟样本数似乎关系不大。而且,a大了的话训练时间必然会变长。 
换一种说法,将你的数据集看成一个固定值, 那么样本集与测试集 也可以按照某种规格确定下来如7:3 所以如何看待 样本集的多少与训练结果呢? 或者说怎么使你的网络更加稳定,更加符合你的所需 。
我尝试从之前的一个例子中看下区别
如何用70行Java代码实现深度神经网络算法
作者其实是实现了一个BP神经网络 ,不多说,看最后的例子
一个运用神经网络的例子 
最后我们找个简单例子来看看神经网络神奇的效果。为了方便观察数据分布,我们选用一个二维坐标的数据,下面共有4个数据,方块代表数据的类型为1,三角代表数据的类型为0,可以看到属于方块类型的数据有(1,2)和(2,1),属于三角类型的数据有(1,1),(2,2),现在问题是需要在平面上将4个数据分成1和0两类,并以此来预测新的数据的类型。

图片描述
我们可以运用逻辑回归算法来解决上面的分类问题,但是逻辑回归得到一个线性的直线做为分界线,可以看到上面的红线无论怎么摆放,总是有一个样本被错误地划分到不同类型中,所以对于上面的数据,仅仅一条直线不能很正确地划分他们的分类,如果我们运用神经网络算法,可以得到下图的分类效果,相当于多条直线求并集来划分空间,这样准确性更高。 

图片描述
简单粗暴,用作者的代码运行后 训练5000次 。根据训练结果来预测一条新数据的分类(3,1)

预测值 (3,1)的结果跟(1,2)(2,1)属于一类 属于正方形
这时如果我们去掉 2个样本,则样本输入变成如下
//设置样本数据,对应上面的4个二维坐标数据 double[][] data = new double[][]{ {1,2},{2,2}}; //设置目标数据,对应4个坐标数据的分类 double[][] target = new double[][]{ {1,0},{0,1}};
1
2
3

7、BP神经网络误差如何提高

你好,误差大,第一步需要尝试的是做归一化处理。有线性归一化,有对数函数归一化等等,这个你可以去网上搜索数据归一化方法,有相关的代码,应该。
第二部需要做出的改动是隐层节点数量,如果节点数量太多,那么结果的随机性就会很大,如果太少,那么复杂数据的规律计算不出来。多少层节点最合适,这个目前除了一个一个试没有更好的办法。但是你会发现每一个相同的结构计算出的结果却不尽相同,这个时候就需要考虑后续的问题。
第三步尝试,变换transfer function。麻烦你查查字典,因为我不是用中文学的神经网络。我姑且翻译成传输函数。传输函数在matlab中内建了3中 pureline logsig tansig。分别有不同的应用范围。因为没看到你的数据,我也不清楚具体应该推荐你用哪一种。不过你可以去网上搜索一下三种传输函数的特点。
如果有用请给“采纳”谢谢。

8、神经网络手写数字识别,总误差一直降不下来

上图是解决问题的神经网络模型,它是一个三层神经网络。对于这样的神经网络,我们要解决问题,必须要有训练集来训练它。
我们所用到的训练集:大量28x28像素的图片(这些图片通过扫描一些手写数字得到),这些输入的像素是灰度级的,0.0代表白色,1.0代表黑色,介于两者之间为灰色。
由训练集可知,我们的input layer应该有28x28=784个neurons,上图简略了一些。
第二层是hidden layer,我们设置它的neurons有n个,上图中n=15
第三层是output layer,它有10个neurons(因为数字无非就是0~9),并且我们假定,如果第一个neuron被激活,ouput=1,那么就说是被到的数字为0,以此类推。(这个时候大家可能会问,要是多个neurons被激活呢?原文中说要取最大值的那个,但是如果有两个最大值,或者有两个以上最大值呢?)

9、神经网络算法可以解决的问题有哪些

人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)系统是 20 世纪 40 年代后出现的。它是由众多的神经元可调的连接权值连接而成,具有大规模并行处理、分布式信 息存储、良好的自组织自学习能力等特点。BP(Back Propagation)算法又称为误差 反向传播算法,是人工神经网络中的一种监督式的学习算法。BP 神经网络算法在理 论上可以逼近任意函数,基本的结构由非线性变化单元组成,具有很强的非线性映射能力。而且网络的中间层数、各层的处理单元数及网络的学习系数等参数可根据具体情况设定,灵活性很大,在优化、信号处理与模式识别、智能控制、故障诊断等许 多领域都有着广泛的应用前景。
工作原理
人工神经元的研究起源于脑神经元学说。19世纪末,在生物、生理学领域,Waldeger等人创建了神经元学说。人们认识到复杂的神经系统是由数目繁多的神经元组合而成。大脑皮层包括有100亿个以上的神经元,每立方毫米约有数万个,它们互相联结形成神经网络,通过感觉器官和神经接受来自身体内外的各种信息,传递至中枢神经系统内,经过对信息的分析和综合,再通过运动神经发出控制信息,以此来实现机体与内外环境的联系,协调全身的各种机能活动。
神经元也和其他类型的细胞一样,包括有细胞膜、细胞质和细胞核。但是神经细胞的形态比较特殊,具有许多突起,因此又分为细胞体、轴突和树突三部分。细胞体内有细胞核,突起的作用是传递信息。树突是作为引入输入信号的突起,而轴突是作为输出端的突起,它只有一个。
树突是细胞体的延伸部分,它由细胞体发出后逐渐变细,全长各部位都可与其他神经元的轴突末梢相互联系,形成所谓“突触”。在突触处两神经元并未连通,它只是发生信息传递功能的结合部,联系界面之间间隙约为(15~50)×10米。突触可分为兴奋性与抑制性两种类型,它相应于神经元之间耦合的极性。每个神经元的突触数目正常,最高可达10个。各神经元之间的连接强度和极性有所不同,并且都可调整、基于这一特性,人脑具有存储信息的功能。利用大量神经元相互联接组成人工神经网络可显示出人的大脑的某些特征。
人工神经网络是由大量的简单基本元件——神经元相互联接而成的自适应非线性动态系统。每个神经元的结构和功能比较简单,但大量神经元组合产生的系统行为却非常复杂。
人工神经网络反映了人脑功能的若干基本特性,但并非生物系统的逼真描述,只是某种模仿、简化和抽象。
与数字计算机比较,人工神经网络在构成原理和功能特点等方面更加接近人脑,它不是按给定的程序一步一步地执行运算,而是能够自身适应环境、总结规律、完成某种运算、识别或过程控制。
人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。现以人工神经网络对于写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。
所以网络学习的准则应该是:如果网络作出错误的的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图象模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能作出正确的判断。

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