理解神经网络在文档示例(MNIST)中预测的内容

我参加了一个关于神经网络的速成课程,以便更好地理解它们,现在我正在R中尝试使用它们。我正在按照Keras的这个文档进行操作。

我对正在发生的事情的理解:

我们输入一系列图像,并根据这些图像中像素和颜色的排列将这些图像转换为数值矩阵。然后,我们构建一个神经网络模型来学习这些排列的模式,根据分类(0到9)。然后我们使用模型来预测一个图像属于哪个类别。老实说,我承认我并不完全确定y_train和x_train是什么。我只是将其视为一个训练集和一个验证集,所以我不确定x和y之间的区别是什么。

我的问题:

我严格按照步骤操作,模型运行良好,预测结果看起来与文档中的一样。最终,预测结果看起来像这样:enter image description here

我认为这意味着x_test中的观察1被预测为类别7。

然而,看看x_test,它看起来像这样:enter image description here

每一列和每一行都有一个0,如果我继续向下滚动也是如此。这就是我感到困惑的地方。我也不确定如何查看原始图像以自己判断它们的预测效果。我最终希望自己在画图软件中画一个数字,然后看看模型是否能预测它,但为此我需要首先理解发生了什么。我觉得我已经很接近了,但我只需要一点推动!


回答:

我认为如果你阅读更多关于输入和输出层维度的内容,那将会有所帮助。

在你的例子中:输入层:一个图像的单个训练示例有两个维度28*28,然后转换为一个维度为784的单一向量。这作为神经网络的输入层。因此,对于m个训练示例,你的输入层将具有维度(m, 784)。类比来说(相对于传统的机器学习系统),你可以想象图像的每个像素都被转换成一个特征(或x1, x2, … x784),你的训练集是一个具有m行和784列的数据框,然后被输入到神经网络中以计算y_hat = f(x1,x2,x3,...x784)

输出层:作为我们神经网络的输出,我们希望它预测这是从0到9中的哪个数字。因此,对于单个训练示例,输出层具有维度10,代表从0到9的每个数字,对于n个测试示例,输出层将是一个维度为n*10的矩阵。我们的y是一个长度为n的向量,将会是像[1,7,8,2,.....]这样的,包含每个测试示例的真实值。但为了匹配输出层的维度,y向量的维度使用独热编码进行转换。想象一个长度为10的向量,通过在第7个位置放置1,其余位置为零来表示数字7,像[0,0,0,0,0,0,1,0,0,0]这样的。

所以在你的问题中,如果你想查看原始图像,你应该能够在重塑训练示例之前看到它,像image(mnist$test$x[1, , ])这样的操作。

希望这对你有帮助!!

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