使用TensorFlow进行训练和预测会出现什么问题?

时间:2015-12-14 16:04:07

标签: python csv deep-learning tensorflow

请参阅下面的代码。

x = tf.placeholder("float", [None, 80])
W = tf.Variable(tf.zeros([80,2]))
b = tf.Variable(tf.zeros([2]))

y = tf.nn.softmax(tf.matmul(x,W) + b)

y_ = tf.placeholder("float", [None,2])

所以在这里我们看到数据中有80个特征,只有2个可能的输出。我设置cross_entropytrain_step就像这样。

cross_entropy = tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(tf.matmul(x, W) + b, y_)
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.01).minimize(cross_entropy)

初始化所有变量。

init = tf.initialize_all_variables()
sess = tf.Session()
sess.run(init)

然后我用这段代码来训练"我的神经网络。

g = 0
for i in range(len(x_train)):

    _, w_out, b_out = sess.run([train_step, W, b], feed_dict={x: [x_train[g]], y_: [y_train[g]]})

    g += 1

print "...Trained..."

在训练网络后,无论我训练多少次,它始终都会产生相同的准确率。准确率为0.856067,我可以通过此代码获得准确率 -

correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y,1), tf.argmax(y_,1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, "float"))
print sess.run(accuracy, feed_dict={x: x_test, y_: y_test})
0.856067

所以这就是问题所在。问题是因为我的尺寸太小了吗?也许我应该将功能分解为10x8矩阵?也许4x20矩阵?等

然后我尝试将实际测试数据的概率产生0或1,如此 -

test_data_actual = genfromtxt('clean-test-actual.csv',delimiter=',')  # Actual Test data

x_test_actual = []
for i in test_data_actual:
    x_test_actual.append(i)
x_test_actual = np.array(x_test_actual)

ans = sess.run(y, feed_dict={x: x_test_actual})

并打印出概率:

print ans[0:10]
[[ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]
 [ 1.  0.]]

(注意:有时会产生[ 0. 1.]。)

然后我试着看看应用专家方法是否会产生更好的结果。请参阅以下代码。

def weight_variable(shape):
    initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
    return tf.Variable(initial)

def bias_variable(shape):
    initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
    return tf.Variable(initial)

def conv2d(x, W):
    return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

def max_pool_2x2(x):
    return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 1, 1, 1],
                        strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

(请注意我如何更改strides以避免错误。)

W_conv1 = weight_variable([1, 80, 1, 1])
b_conv1 = bias_variable([1])

这是问题再次出现的地方。我将Tensor(矢量/矩阵,如果你愿意)定义为80x1(所以1行中有80个特征);我会在其余代码中继续这样做(请参阅下文)。

x_ = tf.reshape(x, [-1,1,80,1])
h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_, W_conv1) + b_conv1)

第二个卷积层

h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)
W_conv2 = weight_variable([1, 80, 1, 1])
b_conv2 = bias_variable([1])

h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)
h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)

密集连接的图层

W_fc1 = weight_variable([80, 1024])
b_fc1 = bias_variable([1024])

h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 80])
h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1)

keep_prob = tf.placeholder("float")
h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)

读数

W_fc2 = weight_variable([1024, 2])
b_fc2 = bias_variable([2])

y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)

在上文中,您会看到我将输出定义为2个可能的答案(也是为了避免错误)。

然后cross_entropytrain_step

cross_entropy = tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2, y_)

train_step = tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(cross_entropy)

correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv,1), tf.argmax(y_,1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, "float"))

开始会话。

sess.run(tf.initialize_all_variables())

"列车"神经网络。

g = 0

for i in range(len(x_train)):
    if i%100 == 0:
        train_accuracy = accuracy.eval(session=sess, feed_dict={x: [x_train[g]], y_: [y_train[g]], keep_prob: 1.0})

    train_step.run(session=sess, feed_dict={x: [x_train[g]], y_: [y_train[g]], keep_prob: 0.5})

    g += 1

print "test accuracy %g"%accuracy.eval(session=sess, feed_dict={
    x: x_test, y_: y_test, keep_prob: 1.0})
test accuracy 0.929267

而且,它再一次产生0.929267作为输出。

产生0或1的实际数据的概率如下:

[[ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.96712834  0.03287172]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]
 [ 0.92820859  0.07179145]]

如您所见,这些概率存在一些方差,但通常只有相同的结果。

我知道这不是一个深度学习问题。这显然是一个训练问题。我知道每次重新初始化变量和重新训练网络时,训练准确性总会有一些差异,但我不知道它出错的原因或地点。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

答案是2折。

尺寸/参数存在一个问题。另一个问题是这些功能被放置在错误的位置。

W_conv1 = weight_variable([1, 2, 1, 80])
b_conv1 = bias_variable([80])

请注意weight_variable中的前两个数字对应于输入的尺寸。后两个数字对应于特征张量的维度。 bias_variable始终采用weight_variable中的最终数字。

第二个卷积层

W_conv2 = weight_variable([1, 2, 80, 160])
b_conv2 = bias_variable([160])

这里前两个数字仍然对应于输入的尺寸。后两个数字对应于80个先前特征产生的特征量和加权网络。在这种情况下,我们将加权网络加倍。 80x2 = 160。 bias_variable然后获取weight_variable中的最终数字。如果此时要完成代码,weight_variable中的最后一个数字将为1,以防止由于输入张量和输出张量的形状引起的尺寸误差。但是,为了更好的预测,让我们添加第三个卷积层。

第三个卷积层

W_conv3 = weight_variable([1, 2, 160, 1])
b_conv3 = bias_variable([1])

再一次,weight_variable中的前两个数字采用输入的形状。第三个数字对应于我们在第二个卷积层中建立的加权变量的数量。 weight_variable中的最后一个数字现在变为1,因此我们不会在我们预测的输出上遇到任何维度错误。在这种情况下,输出的尺寸为1, 2

W_fc2 = weight_variable([80, 1024])
b_fc2 = bias_variable([1024])

在这里,神经元的数量是1024,它完全是任意的,但weight_variable中的第一个数字需要是我们的特征矩阵的维度需要被整除的东西。在这种情况下,它可以是任何数字(例如2, 4, 10, 20, 40, 80)。 bias_variable再次使用weight_variable中的最后一个数字。

此时,请确保h_pool3_flat = tf.reshape(h_pool3, [-1, 80])中的最后一个数字与W_fc2 weight_variable中的第一个数字相对应。

现在,当您运行训练计划时,您会发现结果有所不同,并且不会总是猜测所有的1或全部0。

当您想要预测概率时,您必须将x提供给softmax变量 - > y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc2_drop, W_fc3) + b_fc3)喜欢这样 -

ans = sess.run(y_conv, feed_dict={x: x_test_actual, keep_prob: 1.0})

您可以更改keep_prob变量,但将其保持在1.0始终会产生最佳效果。现在,如果你打印出ans,你会看到这样的东西 -

[[ 0.90855026  0.09144982]
 [ 0.93020624  0.06979381]
 [ 0.98385173  0.0161483 ]
 [ 0.93948185  0.06051811]
 [ 0.90705943  0.09294061]
 [ 0.95702559  0.04297439]
 [ 0.95543593  0.04456403]
 [ 0.95944828  0.0405517 ]
 [ 0.99154049  0.00845954]
 [ 0.84375167  0.1562483 ]
 [ 0.98449463  0.01550537]
 [ 0.97772813  0.02227189]
 [ 0.98341942  0.01658053]
 [ 0.93026513  0.06973486]
 [ 0.93376994  0.06623009]
 [ 0.98026556  0.01973441]
 [ 0.93210858  0.06789146]

注意概率是如何变化的。您的培训现在正常运作。