改进TensorFlow中的XOR神经网络并使用Dense作为输入层

我正在尝试构建一个TensorFlow神经网络作为初学者挑战,我的模型表现得不是很好,这意味着很多时候它的准确性不高(虽然有时准确性为1,但大多数时候不是,即便如此,损失值也很高)。

所以我有两个问题:

  1. 我如何改进这个神经网络?
  2. 使用Input作为输入层和使用Dense有什么区别?

这是代码:

import tensorflow as tffrom tensorflow import kerasmodel = keras.Sequential()model.add(tf.keras.Input(shape=(2,)))#model.add(keras.layers.Dense(2))model.add(keras.layers.Dense(4, activation='relu'))model.add(keras.layers.Dense(1, activation='sigmoid'))model.compile(optimizer='adam',              loss=tf.losses.BinaryCrossentropy(),              metrics=['accuracy'])# X_train, Y_train = ([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]], [[0], [1], [1], [0]])X_train = tf.cast([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]], tf.float32)Y_train = tf.cast([0, 1, 1, 0], tf.float32)model.fit(X_train, Y_train, epochs=500, steps_per_epoch=1)print(model.predict([[0, 1]]))print(model.predict([[1, 1]]))print(model.predict([[1, 0]]))print(model.predict([[0, 0]]))

回答:

上述代码中有几个明显的问题:

首先,steps_per_epoch=1参数意味着在每个epoch中,你的模型只会看到一个样本。这非常低效。请删除这个参数。

其次,500个epoch远远不够。在没有预训练的情况下,即使是最简单的问题,神经网络也需要很长时间来训练。我刚刚运行了你的代码,大约在3500个epoch后,它收敛到了最优解。


虽然我没有尝试过,但你也可以尝试使用更高的学习率,像这样:

optimizer = keras.optimizers.Adam(lr=5e-2) #例如model.compile(optimizer=optimzer, ...)

另外,如果你知道如何使用回调函数,你可以始终使用EarlyStopping回调函数,让模型一直运行直到找到最佳模型。

关于提前停止:如果你使用提前停止,你必须也使用一个单独的验证集。正是验证集告诉你何时停止训练。提前停止是目前领域中最简单且(在我看来)最有用的正则化技术之一。

因此,如果与验证集一起使用,就不会有过早停止的问题。默认参数就能达到效果。

另外,如果你有许多(超过50个)epoch,尝试绘制历史数据来获得见解。

像这样:

hist = model.fit(...)plt.plot(hist.history['loss'])

如果线条在最后跳动,你可能需要EarlyStopping,或者可能甚至需要学习率衰减

如果还有其他不清楚的地方,请问我。祝好运。

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