DBN模型matlab代码

时间: 2024-03-20 15:37:50 浏览: 13
DBN(Deep Belief Network)是一种深度学习模型,它由多个受限玻尔兹曼机(Restricted Boltzmann Machine,RBM)组成。DBN模型在机器学习中被广泛应用于特征学习和生成模型等任务。 以下是一个使用Matlab实现DBN模型的简单示例代码: ```matlab % 导入数据 data = load('data.mat'); trainData = data.trainData; testData = data.testData; % 设置DBN模型参数 numLayers = 3; % DBN的层数 hiddenSizes = [100, 200, 300]; % 每一层的隐藏单元数量 % 训练每一层的RBM rbmLayers = cell(1, numLayers); for i = 1:numLayers if i == 1 inputSize = size(trainData, 2); rbmLayers{i} = trainRBM(trainData, hiddenSizes(i)); else inputSize = hiddenSizes(i-1); rbmLayers{i} = trainRBM(hiddenActivations, hiddenSizes(i)); end hiddenActivations = sigmoid(bsxfun(@plus, trainData * rbmLayers{i}.Weights, rbmLayers{i}.HiddenBiases)); trainData = hiddenActivations; end % Fine-tuning:使用反向传播算法微调DBN模型 dbn = fineTuneDBN(rbmLayers, trainData, labels); % 在测试集上进行预测 predictedLabels = predict(dbn, testData); % 计算准确率 accuracy = sum(predictedLabels == trueLabels) / numel(trueLabels); % 辅助函数:训练RBM function rbm = trainRBM(data, hiddenSize) numEpochs = 100; % 训练轮数 learningRate = 0.1; % 学习率 numVisibleUnits = size(data, 2); rbm = struct(); rbm.Weights = randn(numVisibleUnits, hiddenSize); rbm.VisibleBiases = zeros(1, numVisibleUnits); rbm.HiddenBiases = zeros(1, hiddenSize); for epoch = 1:numEpochs % 正向传播 hiddenActivations = sigmoid(bsxfun(@plus, data * rbm.Weights, rbm.HiddenBiases)); hiddenStates = hiddenActivations > rand(size(hiddenActivations)); % 反向传播 visibleActivations = sigmoid(bsxfun(@plus, hiddenStates * rbm.Weights', rbm.VisibleBiases)); visibleStates = visibleActivations > rand(size(visibleActivations)); % 更新权重和偏置 deltaWeights = learningRate * (data' * hiddenActivations - visibleStates' * hiddenStates) / size(data, 1); deltaVisibleBiases = learningRate * sum(data - visibleStates) / size(data, 1); deltaHiddenBiases = learningRate * sum(hiddenActivations - hiddenStates) / size(data, 1); rbm.Weights = rbm.Weights + deltaWeights; rbm.VisibleBiases = rbm.VisibleBiases + deltaVisibleBiases; rbm.HiddenBiases = rbm.HiddenBiases + deltaHiddenBiases; end end % 辅助函数:使用反向传播算法微调DBN模型 function dbn = fineTuneDBN(rbmLayers, trainData, labels) numClasses = numel(unique(labels)); dbn = struct(); dbn.rbmLayers = rbmLayers; dbn.Weights = cell(1, numel(rbmLayers)); dbn.Biases = cell(1, numel(rbmLayers)); % 初始化权重和偏置 for i = 1:numel(rbmLayers) if i == 1 inputSize = size(trainData, 2); else inputSize = rbmLayers{i-1}.hiddenSize; end dbn.Weights{i} = randn(inputSize, rbmLayers{i}.hiddenSize); dbn.Biases{i} = zeros(1, rbmLayers{i}.hiddenSize); end % Fine-tuning options = optimset('MaxIter', 100); dbn = fminunc(@(params) crossEntropyCost(params, trainData, labels, numClasses, dbn), [dbn.Weights(:); dbn.Biases(:)], options); % 辅助函数:计算交叉熵损失函数 function cost = crossEntropyCost(params, data, labels, numClasses, dbn) numLayers = numel(dbn.rbmLayers); dbn.Weights = reshape(params(1:numel(dbn.Weights)), size(dbn.Weights)); dbn.Biases = reshape(params(numel(dbn.Weights)+1:end), size(dbn.Biases)); % 正向传播 activations = cell(1, numLayers+1); activations{1} = data; for i = 1:numLayers activations{i+1} = sigmoid(bsxfun(@plus, activations{i} * dbn.Weights{i}, dbn.Biases{i})); end % 计算交叉熵损失 output = softmax(bsxfun(@plus, activations{end} * dbn.Weights{end}, dbn.Biases{end})); cost = -sum(sum(labels .* log(output))) / size(data, 1); end end % 辅助函数:sigmoid函数 function output = sigmoid(x) output = 1 ./ (1 + exp(-x)); end % 辅助函数:softmax函数 function output = softmax(x) output = exp(x) ./ sum(exp(x), 2); end ``` 请注意,这只是一个简单的示例代码,实际应用中可能需要根据具体问题进行适当的修改和调整。另外,为了运行该代码,你需要提供训练数据和测试数据,并将其保存为`data.mat`文件。

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