Keras人工智能神经网络 Regressor 回归 神经网络搭建

前期分享了使用tensorflow来进行神经网络的回归,tensorflow构建神经网络

本期我们来使用Keras来搭建一个简单的神经网络

Keras神经网络可以用来模拟回归问题 (regression),例如给下面一组数据,用一条线来对数据进行拟合,并可以预测新输入 x 的输出值,也就是线性回归问题(Y=w*X+b)

Keras人工智能神经网络 Regressor 回归 神经网络搭建_第1张图片

1创建随机数据

import numpy as np
np.random.seed(1337) # 随机数
from keras.models import Sequential # models.Sequential,用来一层一层的建立神经层
from keras.layers import Dense # layers.Dense 个神经层是全连接层
import matplotlib.pyplot as plt # 可视化模块

# 创建数据

X = np.linspace(-1, 1, 300)
np.random.shuffle(X) # 数据随机化
Y = 0.5 * X + 2 + np.random.normal(0, 0.05, (300, ))
# 显示创建的数据
plt.scatter(X, Y)
plt.show()
X_train, Y_train = X[:260], Y[:260] # train 前 260 data points
X_test, Y_test = X[260:], Y[260:] # test 后 40 data points

数据创建完后,我们查看一下生成的随机数据

Keras人工智能神经网络 Regressor 回归 神经网络搭建_第2张图片

建立神经网络模型

Sequential 建立 model

model.add 添加神经层,添加的是 Dense 全连接神经层。

参数有两个,一个是输入数据和输出数据的维度,本代码的例子中 x 和 y 是一维的。

如果需要添加下一个神经层的时候,不用再定义输入的纬度,因为它默认就把前一层的输出作为当前层的输入(这一点大大简化了神经网络的搭建过程)

model = Sequential()
model.add(Dense(output_dim=1, input_dim=1))
model.compile(loss='mse', optimizer='sgd') 
# 参数中,误差函数用的是 mse 均方误差;优化器用的是 sgd 随机梯度下降法

以上3行代码便是keras神经网络的搭建过程(比tensorflow减少了很多),构建完成神经网络后,开始训练

keras神经网络训练

for step in range(401):
cost = model.train_on_batch(X_train, Y_train)
if step % 100 == 0:
print('train cost: ', cost)
'''
train cost: 4.0291815
train cost: 0.076484405
train cost: 0.004810586
train cost: 0.0029513359
train cost: 0.002760151
'''

训练400步,每100步打印一下训练的结果,使用model.train_on_batch 一批一批的训练 X_train, Y_train

keras 神经网络的验证

使用 model.evaluate,输入测试集的x和y, 输出 cost,weights 和 biases。其中 weights 和 biases 是取在模型的第一层 model.layers[0] 学习到的参数

从训练的结果看出, weights 比较接近0.5,bias 接近 2,符合我们输入的模型

cost = model.evaluate(X_test, Y_test, batch_size=40)
print('test cost:', cost)
W, b = model.layers[0].get_weights()
print('Weights=', W, '\nbiases=', b)
40/40 [==============================] - 0s 450us/step
test cost: 0.003141355235129595
Weights= [[0.51579475]]
biases= [1.9971616]

可视化模型

验证完成后,我们可以可视化模型,看看神经网络预测的数据与实际数据的差异

Y_pred = model.predict(X_test)
plt.scatter(X_test, Y_test)
plt.plot(X_test, Y_pred)
plt.show()

Keras人工智能神经网络 Regressor 回归 神经网络搭建_第3张图片

以上便是keras构建回归神经网络的步骤,我们下期分享一下如何使用keras构建分类模型的神经网络

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参考头条号:人工智能研究所
v号:启示AI科技
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