多层感知器:收敛警告:随机优化器已达到最大迭代次数,但优化尚未收敛。警告?

我编写了一个基本程序来理解MLP分类器中发生了什么?

from sklearn.neural_network import MLPClassifier

数据:一组包含身体指标(身高、宽度和鞋码)的数据集,标记为男性或女性:

X = [[181, 80, 44], [177, 70, 43], [160, 60, 38], [154, 54, 37], [166, 65, 40],     [190, 90, 47], [175, 64, 39],     [177, 70, 40], [159, 55, 37], [171, 75, 42], [181, 85, 43]]y = ['male', 'male', 'female', 'female', 'male', 'male', 'female', 'female',     'female', 'male', 'male']

准备模型:

 clf= MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(3,), activation='logistic',                       solver='adam', alpha=0.0001,learning_rate='constant',                       learning_rate_init=0.001)

训练

clf= clf.fit(X, y)

学习到的分类器的属性:

print('当前使用损失函数计算的损失: ',clf.loss_)print('coefs: ', clf.coefs_)print('intercepts: ',clf.intercepts_)print('求解器的迭代次数: ', clf.n_iter_)print('层数: ', clf.n_layers_)print('输出数量: ', clf.n_outputs_)

测试

print('预测: ', clf.predict([  [179, 69, 40],[175, 72, 45] ]))

计算准确率

print( '准确率: ',clf.score( [ [179, 69, 40],[175, 72, 45] ], ['female','male'], sample_weight=None ))

运行1

当前使用损失函数计算的损失:  0.617580287851coefs:  [array([[ 0.17222046, -0.02541928,  0.02743722],       [-0.19425909,  0.14586716,  0.17447281],       [-0.4063903 ,  0.148889  ,  0.02523247]]), array([[-0.66332919],       [ 0.04249613],       [-0.10474769]])]intercepts:  [array([-0.05611057,  0.32634023,  0.51251098]), array([ 0.17996649])] 求解器的迭代次数:  200层数:  3输出数量:  1预测:  ['female' 'male']准确率:  1.0/home/anubhav/anaconda3/envs/mytf/lib/python3.6/site-packages/sklearn/neural_network/multilayer_perceptron.py:563: ConvergenceWarning: Stochastic Optimizer: Maximum iterations reached and the optimization hasn't converged yet.  % (), ConvergenceWarning)

运行2

当前使用损失函数计算的损失:  0.639478303643coefs:  [array([[ 0.02300866,  0.21547873, -0.1272455 ],       [-0.2859666 ,  0.40159542,  0.55881399],       [ 0.39902066, -0.02792529, -0.04498812]]), array([[-0.64446013],       [ 0.60580985],       [-0.22001532]])]intercepts:  [array([-0.10482234,  0.0281211 , -0.16791644]), array([-0.19614561])] 求解器的迭代次数:  39层数:  3输出数量:  1预测:  ['female' 'female']准确率:  0.5

运行3

当前使用损失函数计算的损失:  0.691966937074coefs:  [array([[ 0.21882191, -0.48037975, -0.11774392],       [-0.15890357,  0.06887471, -0.03684797],       [-0.28321762,  0.48392007,  0.34104955]]), array([[ 0.08672174],       [ 0.1071615 ],       [-0.46085333]])]intercepts:  [array([-0.36606747,  0.21969636,  0.10138625]), array([-0.05670653])] 求解器的迭代次数:  4层数:  3输出数量:  1预测:  ['male' 'male']准确率:  0.5

运行4:

当前使用损失函数计算的损失:  0.697102567593coefs:  [array([[ 0.32489731, -0.18529689, -0.08712877],       [-0.35425908,  0.04214241,  0.41249622],       [-0.19993622, -0.38873908, -0.33057999]]), array([[ 0.43304555],       [ 0.37959392],       [ 0.55998979]])]intercepts:  [array([ 0.11555407, -0.3473817 , -0.16852093]), array([ 0.31326347])] 求解器的迭代次数:  158层数:  3输出数量:  1预测:  ['male' 'male']准确率:  0.5

—————————————————————–

我有以下问题:

1.为什么在运行1中优化器没有收敛?2.为什么在运行3中迭代次数突然变得如此低,而在运行4中又如此高?3.为了提高我在运行1中获得的准确率,还可以做些什么? 

回答:

1: 你的MLP没有收敛:算法通过逐步收敛到最小值进行优化,而在运行1中,你的最小值没有找到。

2 运行的差异:你的MLP有一些随机的起始值,所以你不会得到相同的结果,正如你在数据中看到的。看起来你在第四次运行时开始的位置非常接近一个最小值。你可以将MLP的random_state参数设置为一个常数,例如random_state=0,以便每次都得到相同的结果。

3 是最困难的点。你可以使用参数优化

from sklearn.model_selection import GridSearchCV

网格搜索将你的测试集分成大小相等的部分,使用其中一部分作为测试数据,其余部分作为训练数据。因此,它会优化你分割数据的部分数量的分类器。

你需要指定(你的数据较小,所以我建议使用2或3)你分割的部分数量,一个分类器(你的MLP),以及你想要优化的参数网格,如下所示:

param_grid = [        {            'activation' : ['identity', 'logistic', 'tanh', 'relu'],            'solver' : ['lbfgs', 'sgd', 'adam'],            'hidden_layer_sizes': [             (1,),(2,),(3,),(4,),(5,),(6,),(7,),(8,),(9,),(10,),(11,), (12,),(13,),(14,),(15,),(16,),(17,),(18,),(19,),(20,),(21,)             ]        }       ]

因为你曾经在一个包含三个神经元的隐藏层中获得了100%的准确率,你可以尝试优化学习率和动量等参数,而不是隐藏层。

像这样使用网格搜索:

clf = GridSearchCV(MLPClassifier(), param_grid, cv=3,                           scoring='accuracy')clf.fit(X,y)print("在开发集上找到的最佳参数集:")print(clf.best_params_)

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