我实现自己的深度特征选择版本的想法来自于这篇论文,http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-16706-0_20
根据这篇论文,深度特征选择的基本思想是在任何全连接隐藏层之前添加一对一映射层,然后通过添加正则化项(无论是Lasso还是弹性网)来在输入层权重中产生零值。
我的问题是,尽管我似乎已经很好地实现了深度特征选择框架,但在使用numpy.rand.random(1000,50)生成的随机数据上测试时,初始权重并未得到任何零值。这是Lasso类正则化的常见现象吗?我是否需要调整我为这个框架使用的参数(甚至是更多的epochs)?还是我的代码有什么问题?
class DeepFeatureSelectionMLP: def __init__(self, X, Y, hidden_dims=[100], epochs=1000, lambda1=0.001, lambda2=1.0, alpha1=0.001, alpha2=0.0, learning_rate=0.1): # 初始化输入层 # 获取输入X的维度 n_sample, n_feat = X.shape n_classes = len(np.unique(Y)) # One hot Y one_hot_Y = np.zeros((len(Y), n_classes)) for i,j in enumerate(Y): one_hot_Y[i][j] = 1 self.epochs = epochs Y = one_hot_Y # 存储原始值 self.X = X self.Y = Y # 创建两个未确定长度的变量 self.var_X = tf.placeholder(dtype=tf.float32, shape=[None, n_feat], name='x') self.var_Y = tf.placeholder(dtype=tf.float32, shape=[None, n_classes], name='y') self.input_layer = One2OneInputLayer(self.var_X) self.hidden_layers = [] layer_input = self.input_layer.output # 创建隐藏层 for dim in hidden_dims: self.hidden_layers.append(DenseLayer(layer_input, dim)) layer_input = self.hidden_layers[-1].output # 最终分类层,传递变量Y self.softmax_layer = SoftmaxLayer(self.hidden_layers[-1].output, n_classes, self.var_Y) n_hidden = len(hidden_dims) # 对输入层系数的正则化项 self.L1_input = tf.reduce_sum(tf.abs(self.input_layer.w)) self.L2_input = tf.nn.l2_loss(self.input_layer.w) # 对隐藏层权重的正则化项 L1s = [] L2_sqrs = [] for i in xrange(n_hidden): L1s.append(tf.reduce_sum(tf.abs(self.hidden_layers[i].w))) L2_sqrs.append(tf.nn.l2_loss(self.hidden_layers[i].w)) L1s.append(tf.reduce_sum(tf.abs(self.softmax_layer.w))) L2_sqrs.append(tf.nn.l2_loss(self.softmax_layer.w)) self.L1 = tf.add_n(L1s) self.L2_sqr = tf.add_n(L2_sqrs) # 包含两个正则化项的成本 self.cost = self.softmax_layer.cost \ + lambda1*(1.0-lambda2)*0.5*self.L2_input + lambda1*lambda2*self.L1_input \ + alpha1*(1.0-alpha2)*0.5 * self.L2_sqr + alpha1*alpha2*self.L1 self.optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate).minimize(self.cost) self.y = self.softmax_layer.y def train(self, batch_size=100): sess = tf.Session() sess.run(tf.initialize_all_variables()) for i in xrange(self.epochs): x_batch, y_batch = get_batch(self.X, self.Y, batch_size) sess.run(self.optimizer, feed_dict={self.var_X: x_batch, self.var_Y: y_batch}) if (i + 1) % 50 == 0: l = sess.run(self.cost, feed_dict={self.var_X: x_batch, self.var_Y: y_batch}) print('epoch {0}: global loss = {1}'.format(i, l)) self.selected_w = sess.run(self.input_layer.w) print(self.selected_w)class One2OneInputLayer(object): # 一对一映射! def __init__(self, input): """ 输入的第二个维度, 对于每个输入,每行是一个样本 每列是一个特征,由于 这是一对一映射,n_in等于 特征的数量 """ n_in = input.get_shape()[1].value self.input = input # 初始化输入层的权重 w = tf.Variable(tf.zeros([n_in,]), name='w') self.w = w self.output = self.w * self.input self.params = [w]class DenseLayer(object): # 标准密集层 def __init__(self, input, n_out, activation='sigmoid'): """ 输入的第二个维度, 对于每个输入,每行是一个样本 每列是一个特征,由于 这是一对一映射,n_in等于 特征的数量 n_out定义了隐藏层中有多少节点 """ n_in = input.get_shape()[1].value self.input = input # 初始化输入层的权重 w = tf.Variable(tf.ones([n_in, n_out]), name='w') b = tf.Variable(tf.ones([n_out]), name='b') output = tf.add(tf.matmul(input, w), b) output = activate(output, activation) self.w = w self.b = b self.output = output self.params = [w]class SoftmaxLayer(object): def __init__(self, input, n_out, y): """ 输入的第二个维度, 对于每个输入,每行是一个样本 每列是一个特征,由于 这是一对一映射,n_in等于 特征的数量 n_out定义了隐藏层中有多少节点 """ n_in = input.get_shape()[1].value self.input = input # 初始化该层的权重和偏置 w = tf.Variable(tf.random_normal([n_in, n_out]), name='w') b = tf.Variable(tf.random_normal([n_out]), name='b') pred = tf.add(tf.matmul(input, w), b) cost = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(pred, y)) self.y = y self.w = w self.b = b self.cost = cost self.params= [w]
回答:
像Adam这样的梯度下降算法在使用L1正则化时不会给出精确的零值。相反,像ftrl或proximal adagrad这样的算法可以给你精确的零值。