【发布时间】:2018-10-28 01:23:52
【问题描述】:
我正在尝试使用 numpy 在 python 中实现神经网络 (NN),但我发现我的 NN 无法按预期工作。
我检查了数值梯度并将其与反向传播计算的梯度进行了比较。事实证明我是对的。但成本下降非常缓慢,经过几个时期后会反弹。
我正在尝试解决异或的问题。但是我的神经网络似乎忽略了每个样本的输入向量,并倾向于将所有样本预测为标签为 1 的样本百分比(例如,如果我给它提供 3 个正样本和 1 个负样本,它将预测所有四个样本大约 0.75)。
谁能帮我解决这个问题?这已经困扰我很久了。
这是神经网络的结构和一些公式
这是我的代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
np.random.seed(565113221)
def sigmoid(x): # sigmoid function
return 1/(1+np.power(np.e,-x))
def forward(x,W1,W2,b1,b2): # feed forward
a = W1.dot(x)
z = sigmoid(a+b1)
b = W2.dot(z)
y = sigmoid(b+b2)
return a,z,b,y
def pred(X,W1,W2,b1,b2): # predict
y_pred = np.zeros((X.shape[0],1))
for i in range(X.shape[0]):
_,_,_,y_pred[i] = forward(x.reshape((-1,1)),W1,W2,b1,b2)
return y_pred
X = np.array([[0,0],[0,1],[1,0],[1,1]]) # features 4 * 2
Y = np.array([[0],[1],[1],[0]]) # labels 4 * 1
epsilon = 0.12 # initialize all weighs between -0.12 ~ 0.12
W1 = np.random.random((2,2)) * epsilon * 2 - epsilon # map from input to hidden
b1 = np.random.random((2,1)) * epsilon * 2 - epsilon # bias1
W2 = np.random.random((1,2)) * epsilon * 2 - epsilon # map from hidden to output
b2 = np.random.random((1,1)) * epsilon * 2 - epsilon # bias2
epoch = 50 # maximum training turns
alpha = 0.01 # learning rate
for turn in range(epoch):
print('turn:',turn,end=' ')
epoch_cost = 0
for index in range(X.shape[0]):
x = X[index,:].reshape((-1,1))
y = Y[index,:].reshape((-1,1))
a,z,b,y_pred = forward(x,W1,W2,b1,b2) # feed forward
cost = -y.dot(np.log(y_pred)) - (1-y).dot(np.log(1-y_pred)) # calculate cost
epoch_cost += cost # calculate cumulative cost of this epoch
for k in range(W2.shape[0]): # update W2
for j in range(W2.shape[1]):
W2[k,j] -= alpha * (y_pred - y) * z[j,0]
for k in range(b2.shape[0]): # update b2
b2[k,0] -= alpha * (y_pred - y)
for j in range(W1.shape[0]): # update W1
for i in range(W1.shape[1]):
for k in range(W2.shape[0]):
W1[j,i] -= alpha * (y_pred - y) * W2[k,j] * z[j,0] * (1 - z[j,0]) * x[i]
for j in range(b1.shape[0]): # update b1
b1[j,0] -= alpha * (y_pred - y) * W2[k,j] * z[j,0] * (1 - z[j,0])
print('cost:',epoch_cost)
print('prediction\n',pred(X,W1,W2,b1,b2))
print('ground-truth\n',Y)
【问题讨论】:
-
您对 W1 和 b1 的梯度更新应该使用 W2 的原始值,而不是新值。
-
pred() 中的错误:它应该在内部循环中初始化
x -
谢谢,我应该同时更新参数,pred()有bug
标签: python numpy neural-network