使用matlab进行编程,列出代码,并解释参数选择。输入为u,输出为y,共有296个数据。划分训练集和验证集,使得训练集有200个数据,验证集有96个数据。在RBM中输入归一化数据。并用随即搜索法确定超参数。其中,隐性单元的数量m从区间[10, 18]中得到,学习率η选自[0.1, 0.0001],动量项选自从[0.1, 0.9],固定权重惩罚为0.0002。CD使用一步式吉布斯抽样。使用早期停止标准以避免过拟合。列出matlab代码

时间: 2024-02-15 08:04:54 浏览: 113
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matlab自主编写三层bp神经网络,训练mnist数据集,画损失曲线,输出精确度,输入层784,隐含层30,输出10

以下是使用matlab实现RBMs的代码,并解释了参数选择: ```matlab % Load data load data.mat % Normalize the input data u = normalize(u); % Split data into train and validation sets train_u = u(1:200,:); train_y = y(1:200,:); val_u = u(201:end,:); val_y = y(201:end,:); % Set hyperparameters m_range = 10:18; eta_range = logspace(-4,-1,10); momentum_range = 0.1:0.1:0.9; weight_penalty = 0.0002; max_epochs = 1000; patience = 50; % Initialize variables for hyperparameters best_m = 0; best_eta = 0; best_momentum = 0; best_error = Inf; % Use random search to find best hyperparameters for i = 1:100 % Sample hyperparameters randomly m = randsample(m_range,1); eta = randsample(eta_range,1); momentum = randsample(momentum_range,1); % Train RBM with the current hyperparameters rbm = train_rbm(train_u, m, eta, momentum, weight_penalty, max_epochs, patience); % Calculate validation error val_y_hat = rbm_reconstruct(rbm, val_u); val_error = mean((val_y - val_y_hat).^2); % Update best hyperparameters if necessary if val_error < best_error best_m = m; best_eta = eta; best_momentum = momentum; best_error = val_error; end end % Train RBM with the best hyperparameters rbm = train_rbm(train_u, best_m, best_eta, best_momentum, weight_penalty, max_epochs, patience); % Use RBM to predict output for test set test_y_hat = rbm_reconstruct(rbm, test_u); ``` 在这个代码中,我们首先加载了数据并对输入数据进行了归一化。然后将数据分成训练集和验证集,其中训练集包含前200个数据,验证集包含后96个数据。接着,我们设置了超参数的范围,包括隐性单元数量m,学习率η,动量项,固定权重惩罚等。我们使用随机搜索方法来搜索这些超参数的最佳组合。具体地,我们对每个超参数进行了随机采样,并使用训练集训练RBM。然后,我们使用验证集来计算误差,并记录当前组合产生的最小误差。最终,我们选取具有最小验证误差的超参数组合,并使用训练集来训练RBM。最后,我们使用RBM来预测测试集的输出。注意,在训练RBM时,我们使用了一步式吉布斯抽样,并使用早期停止标准以避免过拟合。具体的RBM训练和重构函数的实现可以参考以下代码: ```matlab function rbm = train_rbm(u, m, eta, momentum, weight_penalty, max_epochs, patience) % Initialize weights and biases W = 0.1*randn(size(u,2), m); b = zeros(1, size(u,2)); c = zeros(1, m); % Initialize weight and bias updates W_update = zeros(size(W)); b_update = zeros(size(b)); c_update = zeros(size(c)); % Initialize variables for early stopping best_error = Inf; best_epoch = 0; error_increase_count = 0; % Train RBM with CD-1 for epoch = 1:max_epochs % Perform Gibbs sampling to get positive and negative phase pos_phase = u; pos_hidden = sigmoid(pos_phase*W + repmat(c,size(pos_phase,1),1)); pos_hidden_state = pos_hidden > rand(size(pos_hidden)); neg_phase = sigmoid(pos_hidden_state*W' + repmat(b,size(pos_phase,1),1)); neg_hidden = sigmoid(neg_phase*W + repmat(c,size(neg_phase,1),1)); % Update weights and biases using momentum and weight penalty W_update = momentum*W_update + eta*(pos_phase'*pos_hidden - neg_phase'*neg_hidden - weight_penalty*W); b_update = momentum*b_update + eta*sum(pos_phase - neg_phase,1); c_update = momentum*c_update + eta*sum(pos_hidden - neg_hidden,1); W = W + W_update; b = b + b_update; c = c + c_update; % Check validation error to determine early stopping val_y_hat = rbm_reconstruct(struct('W',W,'b',b,'c',c), val_u); val_error = mean((val_y - val_y_hat).^2); if val_error < best_error best_error = val_error; best_epoch = epoch; error_increase_count = 0; else error_increase_count = error_increase_count + 1; if error_increase_count > patience break; end end end % Return RBM model rbm = struct('W',W,'b',b,'c',c,'best_epoch',best_epoch); end function y_hat = rbm_reconstruct(rbm, u) % Perform Gibbs sampling to reconstruct output hidden = sigmoid(u*rbm.W + repmat(rbm.c,size(u,1),1)); hidden_state = hidden > rand(size(hidden)); reconstructed = sigmoid(hidden_state*rbm.W' + repmat(rbm.b,size(u,1),1)); y_hat = reconstructed; end function s = sigmoid(x) % Sigmoid activation function s = 1./(1 + exp(-x)); end ``` 在这些函数中,我们实现了RBM的训练和重构过程。训练函数`train_rbm`使用CD-1方法来更新权重和偏置项,并使用动量和权重惩罚来避免过拟合。它还实现了早期停止标准,以在验证误差开始增加时停止训练。重构函数`rbm_reconstruct`使用Gibbs采样来重构输出,并返回重构的输出。最后,激活函数`sigmoid`用于计算sigmoid激活函数。
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