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我正在尝试复制 Neural Networks and Deep Learning 中的一些示例使用 Keras,但我在基于第 1 章的体系结构训练网络时遇到问题。目的是对 MNIST 数据集中的书面数字进行分类。架构:
超参数:
我的代码:
from keras.datasets import mnist
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
from keras.optimizers import SGD
from keras.initializers import RandomNormal
# import data
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()
# input image dimensions
img_rows, img_cols = 28, 28
x_train = x_train.reshape(x_train.shape[0], img_rows * img_cols)
x_test = x_test.reshape(x_test.shape[0], img_rows * img_cols)
input_shape = (img_rows * img_cols,)
x_train = x_train.astype('float32')
x_test = x_test.astype('float32')
x_train /= 255
x_test /= 255
print('x_train shape:', x_train.shape)
print(x_train.shape[0], 'train samples')
print(x_test.shape[0], 'test samples')
# convert class vectors to binary class matrices
num_classes = 10
y_train = keras.utils.to_categorical(y_train, num_classes)
y_test = keras.utils.to_categorical(y_test, num_classes)
print('y_train shape:', y_train.shape)
# Construct model
# 784 * 30 * 10
# Normal distribution for weights/biases
# Stochastic Gradient Descent optimizer
# Mean squared error loss (cost function)
model = Sequential()
layer1 = Dense(30,
input_shape=input_shape,
kernel_initializer=RandomNormal(stddev=1),
bias_initializer=RandomNormal(stddev=1))
model.add(layer1)
layer2 = Dense(10,
kernel_initializer=RandomNormal(stddev=1),
bias_initializer=RandomNormal(stddev=1))
model.add(layer2)
print('Layer 1 input shape: ', layer1.input_shape)
print('Layer 1 output shape: ', layer1.output_shape)
print('Layer 2 input shape: ', layer2.input_shape)
print('Layer 2 output shape: ', layer2.output_shape)
model.summary()
model.compile(optimizer=SGD(lr=3.0),
loss='mean_squared_error',
metrics=['accuracy'])
# Train
model.fit(x_train,
y_train,
batch_size=10,
epochs=30,
verbose=2)
# Run on test data and output results
result = model.evaluate(x_test,
y_test,
verbose=1)
print('Test loss: ', result[0])
print('Test accuracy: ', result[1])
输出(使用 Python 3.6 和 TensorFlow 后端):
Using TensorFlow backend.
x_train shape: (60000, 784)
60000 train samples
10000 test samples
y_train shape: (60000, 10)
Layer 1 input shape: (None, 784)
Layer 1 output shape: (None, 30)
Layer 2 input shape: (None, 30)
Layer 2 output shape: (None, 10)
_________________________________________________________________
Layer (type) Output Shape Param #
=================================================================
dense_1 (Dense) (None, 30) 23550
_________________________________________________________________
dense_2 (Dense) (None, 10) 310
=================================================================
Total params: 23,860
Trainable params: 23,860
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________
Epoch 1/30
- 7s - loss: nan - acc: 0.0987
Epoch 2/30
- 7s - loss: nan - acc: 0.0987
(对所有 30 个 epoch 重复)
Epoch 30/30
- 6s - loss: nan - acc: 0.0987
10000/10000 [==============================] - 0s 22us/step
Test loss: nan
Test accuracy: 0.098
如您所见,网络根本没有学习,我不确定为什么。据我所知,这些形状看起来不错。我在做什么会阻止网络学习?
(顺便说一句,我知道交叉熵损失和 softmax 输出层会更好;但是,从链接的书来看,它们似乎不是必需的。本书第 1 章中手动实现的网络学习成功;我在继续之前尝试复制它。)
最佳答案
您需要指定每一层的激活。所以对于每一层。应该是这样的:
layer2 = Dense(10,
activation='sigmoid',
kernel_initializer=RandomNormal(stddev=1),
bias_initializer=RandomNormal(stddev=1))
注意我在这里指定了激活参数。同样对于最后一层,您应该使用 activation="softmax"
因为您有多个类别。
另一件需要考虑的事情是,分类(与回归相反)在熵损失的情况下效果最好。因此,您可能希望将 model.compile
中的损失值更改为 loss='categorical_crossentropy'
。但是,这不是必需的,您仍然会使用 mean_square_error
损失得到结果。
如果您仍然得到 nan
损失值,您可以尝试更改 SGD
的学习率。
我使用您显示的脚本获得了 0.9425
的测试精度,只需将第一层的激活更改为 sigmoid
并将第二层的激活更改为 softmax
.
关于python - 简单的 Keras 神经网络不学习,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/48385830/
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