用tensorflow模式编写前馈神经网络,数据集是Mnist数据集。具体任务: 在相同结构的神经网络下,比较两种初始化参数方法(参数方差设为0.1和Xavier初始化)的实验效果,最后选择一种最好的初始化参数的方法

时间: 2024-05-14 22:15:53 浏览: 6
好的,首先针对你的问题,对于使用tensorflow编写前馈神经网络,需要先定义模型的结构,然后通过不同的参数进行训练以及优化参数。对于数据集Mnist,可以将其下载到本地中,并进行预处理以保证模型的训练效果。 接下来是对于初始化参数方法的比较。一般而言,参数初始化方案对于神经网络的性能改善是有非常大的作用的。在这里,我们将比较参数方差设置为0.1和Xavier初始化两种方法。对于参数方差为0.1的实验,我们需要对网络中的每一个参数都随机生成一个接近0的数,并用0.1作为参数方差进行初始化。对于Xavier初始化,则需要根据每个神经元的输入和输出进行权重初始化。这种方法可以有效地保证网络在训练时能够快速地收敛,并且避免了梯度爆炸或梯度消失问题的出现。 用tensorflow编写前馈神经网络需要先导入库文件: ``` import tensorflow as tf from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data mnist = input_data.read_data_sets("/tmp/data/", one_hot=True) ``` 接着,可以定义网络的结构: ``` #定义每一层的参数 n_input = 784 # 输入的图像大小是28 * 28 n_hidden_1 = 256 # 第一层隐藏层的神经元个数 n_hidden_2 = 256 # 第二层隐藏层的神经元个数 n_classes = 10 # MNIST一共有10个类别 # 定义所需的输入占位符 x = tf.placeholder(tf.float32, [None, n_input]) y = tf.placeholder(tf.float32, [None, n_classes]) # 定义每一层的权重和偏置 weights = { 'h1': tf.Variable(tf.random_normal([n_input, n_hidden_1], stddev=0.1)), 'h2': tf.Variable(tf.random_normal([n_hidden_1, n_hidden_2], stddev=0.1)), 'out': tf.Variable(tf.random_normal([n_hidden_2, n_classes], stddev=0.1)) } biases = { 'b1': tf.Variable(tf.random_normal([n_hidden_1])), 'b2': tf.Variable(tf.random_normal([n_hidden_2])), 'out': tf.Variable(tf.random_normal([n_classes])) } ``` 接下来便可以定义模型训练的流程: ``` # 接下来构建模型,并通过反向传播算法优化参数 def multi_layer_perceptron(x, weights, biases): # 第一层隐藏层 layer_1 = tf.add(tf.matmul(x, weights['h1']), biases['b1']) layer_1 = tf.nn.relu(layer_1) # 第二层隐藏层 layer_2 = tf.add(tf.matmul(layer_1, weights['h2']), biases['b2']) layer_2 = tf.nn.relu(layer_2) # 输出层 out_layer = tf.matmul(layer_2, weights['out']) + biases['out'] return out_layer # 训练模型 xavier_var = tf.sqrt(3. / (n_input + n_classes)) weights_xavier = { 'h1': tf.Variable(tf.random_uniform([n_input, n_hidden_1], minval=-xavier_var, maxval=xavier_var)), 'h2': tf.Variable(tf.random_uniform([n_hidden_1, n_hidden_2], minval=-xavier_var, maxval=xavier_var)), 'out': tf.Variable(tf.random_uniform([n_hidden_2, n_classes], minval=-xavier_var, maxval=xavier_var)) } # 训练时的参数 learning_rate = 0.1 # 学习率 training_epochs = 50 # 训练的轮数 batch_size = 100 # 每个批次的大小 # 定义损失函数和优化器 pred = multi_layer_perceptron(x, weights, biases) pred_xavier = multi_layer_perceptron(x, weights_xavier, biases) cost = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(logits=pred, labels=y)) optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate).minimize(cost) # 初始化所有变量 init = tf.global_variables_initializer() # 启动session开始训练 with tf.Session() as sess: sess.run(init) # 每个批次的训练 for epoch in range(training_epochs): avg_cost = 0. total_batch = int(mnist.train.num_examples / batch_size) for i in range(total_batch): # 获取一个批次的数据集 batch_x, batch_y = mnist.train.next_batch(batch_size) # 运行优化器 _, c = sess.run([optimizer, cost], feed_dict={x: batch_x, y: batch_y}) # 计算平均损失 avg_cost += c / total_batch # 打印训练的中间结果 if epoch % 10 == 0: print("Epoch:", '%04d' % (epoch + 1), "cost=", "{:.9f}".format(avg_cost)) # 比较两种参数初始化方式的效果 correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(pred, 1), tf.argmax(y, 1)) accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32)) print("Accuracy of Normal random initialization:", accuracy.eval({x: mnist.test.images, y: mnist.test.labels})) correct_prediction_xavier = tf.equal(tf.argmax(pred_xavier, 1), tf.argmax(y, 1)) accuracy_xavier = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction_xavier, tf.float32)) print("Accuracy of Xavier initialization:", accuracy_xavier.eval({x: mnist.test.images, y: mnist.test.labels})) ``` 在训练结束后,我们可以得到两种初始化方式的精度,从而选择表现最优的方法。 希望我的回答对于你有所帮助。

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