我正在开发一个神经网络应用程序,但在尝试打印前馈输出的过程中遇到了问题:控制台显示的值如下:
输出始终是1 1 1 1 1
我使用了3层结构,包括2500个输入节点,1800个隐藏节点和5个输出节点。我使用了sigmoid二进制作为激活函数,测试时的权重固定为0.5。
当我尝试使用一个非常简单的架构(2个输入,3个隐藏,1个输出)时,它运行得很完美,但现在有这么多节点,我无法手动计算输出,所以我不知道结果是真是假。
是我的代码有问题,还是我不能设置固定权重?我只想进行一次前馈,不进行反向传播,输入是从0到1的随机值。
这是network.cpp文件的内容:
#include <stdio.h>#include <iostream>#include "network.h"#include "neuron.h"using namespace std;layer::layer(int numberOfNeuron,int numberOfInput,int numberOfOutput):neuron_layer(numberOfNeuron){ for(int i=0;i<numberOfNeuron;i++) { neuron_layer[i] = new neuron(numberOfInput,numberOfOutput); }}layer::~layer(){}int layer::get_number_of_neuron(){ return neuron_layer.size();}network::network(int layerNumber,int hiddenNeuronNumber): layer_network(layerNumber){ this->layer_numbers = layerNumber; for(int i=0;i<layerNumber;i++) { if(i==0) { layer_network[i] = new layer(2500,5,hiddenNeuronNumber); } else if(i==1) { layer_network[i] = new layer(hiddenNeuronNumber,2500,5); } else if(i==2) { layer_network[i] = new layer(5,hiddenNeuronNumber,1); } } cout<<endl<<"Input layer : "<<layer_network[0]->get_number_of_neuron()<<endl; cout<<"Hidden layer : "<<layer_network[1]->get_number_of_neuron()<<endl; cout<<"Output layer : "<<layer_network[2]->get_number_of_neuron()<<endl;}network::~network(){}void network::init_input_layer(int inputNeuronNumber,int hiddenNeuronNumber){ for(int i=0;i<inputNeuronNumber;i++) { for(int j=0;j<hiddenNeuronNumber;j++) { layer_network[0]->neuron_layer[i]->outputs[j]->weights = 0.5f; } }}void network::init_hidden_layer(int inputNeuronNumber,int hiddenNeuronNumber,int outputNeuronNumber){ for(int i=0;i<hiddenNeuronNumber;i++) { for(int j=0;j<inputNeuronNumber;j++) { layer_network[1]->neuron_layer[i]->inputs[j]->weights = layer_network[0]->neuron_layer[j]->outputs[i]->weights; } } for(int k=0;k<hiddenNeuronNumber;k++) { for(int l=0;l<outputNeuronNumber;l++) { layer_network[1]->neuron_layer[k]->outputs[l]->weights = 0.5f; } }}void network::init_ouput_layer(int hiddenNeuronNumber,int outputNeuronNumber){ for(int i=0;i<outputNeuronNumber;i++) { for(int j=0;j<hiddenNeuronNumber;j++) { layer_network[2]->neuron_layer[i]->inputs[j]->weights = layer_network[1]->neuron_layer[j]->inputs[i]->weights; } }}
这是neuron.cpp文件的内容:
#include "neuron.h"#include <stdio.h>#include <iostream>using namespace std;synapse::synapse(){}synapse::~synapse(){}neuron::neuron(int numberOfInput,int numberOfOutput):inputs(numberOfInput),outputs(numberOfOutput){ for(int i=0;i<numberOfInput;i++) { inputs[i] = new synapse(); } for(int i=0;i<numberOfOutput;i++) { outputs[i] = new synapse(); }}neuron::~neuron(){}int neuron::get_input_size(){ int input_length; input_length=(int) inputs.size(); return input_length;}int neuron::get_output_size(){ int output_length; output_length=(int) outputs.size(); return output_length;}void neuron::input_fire(){ output_value = inputs[0]->activation_values; for(int i=0;i<get_output_size();i++) { outputs[i]->activation_values = output_value; }}void neuron::fire(){ output_value = 0.0f; for(int i=0;i<get_input_size();i++) { output_value+=(inputs[i]->activation_values)*(inputs[i]->weights); } //cout<<endl<<"Before Sigmoid"<<output_value; output_value = 1.0f / (1.0f+ exp(-output_value)); //cout<<" After Sigmoid"<<output_value; for(int i=0;i<get_output_size();i++) { outputs[i]->activation_values = output_value; }}
我认为没有必要发布neuron.h和network.h,因为它们只包含声明。我在.cpp文件中定义了函数。这是创建对象的方式:
srand (time(NULL));float inputTest[2500];network test(3,1800);test.init_network(1800);for(int i=0;i<2500;i++){ inputTest[i]=(float)rand()/(float)RAND_MAX;}test.feedforward(inputTest);
回答:
我没有检查你的代码,但是…不,你不能像那样使用固定权重。随着输入数量的增加,你的隐藏层中的每个节点将获得越来越大的值。Sigmoid会将这些大值缩放到1。
想想看:假设你有100个输入,每个输入的“随机”值为0.1。为了简单起见,我们先忽略其他一切。由于你的权重是恒定的0.5,隐藏层中的所有节点将获得一个相同的值,这个值是由每个输入*权重的“sigmoid化”总和构成的,即sigm(0.1*0.5*100) = sigm(5) -> ~1
因此,当你有更多的正输入和恒定的正权重时,隐藏层的输出将越来越接近1。