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训练网络的样本需要多少

发布时间:2024-11-25 07:09:39

1. BP神经网络的训练集需要大样本吗一般样本个数为多少

BP神经网络的训练集需要大样本吗?一般样本个数为多少?
BP神经网络样本数有什么影响
学习神经网络这段时间,有一个疑问,BP神经网络中训练的次数指的网络的迭代次数,如果有a个样本,每个样本训练次数n,则网络一共迭代an次,在n>>a 情况下 , 网络在不停的调整权值,减小误差,跟样本数似乎关系不大。而且,a大了的话训练时间必然会变长。
换一种说法,将你的数据集看成一个固定值, 那么样本集与测试集 也可以按照某种规格确定下来如7:3 所以如何看待 样本集的多少与训练结果呢? 或者说怎么使你的网络更加稳定,更加符合你的所需 。

我尝试从之前的一个例子中看下区别

如何用70行Java代码实现深度神经网络算法

作者其实是实现了一个BP神经网络 ,不多说,看最后的例子

一个运用神经网络的例子
最后我们找个简单例子来看看神经网络神奇的效果。为了方便观察数据分布,我们选用一个二维坐标的数据,下面共有4个数据,方块代表数据的类型为1,三角代表数据的类型为0,可以看到属于方块类型的数据有(1,2)和(2,1),属于三角类型的数据有(1,1),(2,2),现在问题是需要在平面上将4个数据分成1和0两类,并以此来预测新的数据的类型。


图片描述

我们可以运用逻辑回归算法来解决上面的分类问题,但是逻辑回归得到一个线性的直线做为分界线,可以看到上面的红线无论怎么摆放,总是有一个样本被错误地划分到不同类型中,所以对于上面的数据,仅仅一条直线不能很正确地划分他们的分类,如果我们运用神经网络算法,可以得到下图的分类效果,相当于多条直线求并集来划分空间,这样准确性更高。

图片描述

简单粗暴,用作者的代码运行后 训练5000次 。根据训练结果来预测一条新数据的分类(3,1)



预测值 (3,1)的结果跟(1,2)(2,1)属于一类 属于正方形

这时如果我们去掉 2个样本,则样本输入变成如下

//设置样本数据,对应上面的4个二维坐标数据
double[][] data = new double[][]{{1,2},{2,2}};
//设置目标数据,对应4个坐标数据的分类
double[][] target = new double[][]{{1,0},{0,1}};
1
2
3
4
1
2
3
4




则(3,1)结果变成了三角形,

如果你选前两个点 你会发现直接一条中间线就可以区分 这时候的你的结果跟之前4个点时有区别 so 你得增加样本 直到这些样本按照你所想要的方式分类 ,所以样本的多少 重要性体现在,样本得能反映所有的特征值(也就是输入值) ,样本多少或者特征(本例子指点的位置特征)决定的你的网络的训练结果,!!!这是 我们反推出来的结果 。这里距离深度学习好像近了一步。

另外,这个70行代码的神经网络没有保存你训练的网络 ,所以你每次运行都是重新训练的网络。其实,在你训练过后 权值已经确定了下来,我们确定网络也就是根据权值,so只要把训练后的权值保存下来,将需要分类的数据按照这种权值带入网络,即可得到输出值,也就是一旦网络确定, 权值也就确定,一个输入对应一个固定的输出,不会再次改变!个人见解。

最后附上作者的源码,作者的文章见开头链接
下面的实现程序BpDeep.java可以直接拿去使用,

import java.util.Random;
public class BpDeep{
public double[][] layer;//神经网络各层节点
public double[][] layerErr;//神经网络各节点误差
public double[][][] layer_weight;//各层节点权重
public double[][][] layer_weight_delta;//各层节点权重动量
public double mobp;//动量系数
public double rate;//学习系数

public BpDeep(int[] layernum, double rate, double mobp){
this.mobp = mobp;
this.rate = rate;
layer = new double[layernum.length][];
layerErr = new double[layernum.length][];
layer_weight = new double[layernum.length][][];
layer_weight_delta = new double[layernum.length][][];
Random random = new Random();
for(int l=0;l<layernum.length;l++){
layer[l]=new double[layernum[l]];
layerErr[l]=new double[layernum[l]];
if(l+1<layernum.length){
layer_weight[l]=new double[layernum[l]+1][layernum[l+1]];
layer_weight_delta[l]=new double[layernum[l]+1][layernum[l+1]];
for(int j=0;j<layernum[l]+1;j++)
for(int i=0;i<layernum[l+1];i++)
layer_weight[l][j][i]=random.nextDouble();//随机初始化权重
}
}
}
//逐层向前计算输出
public double[] computeOut(double[] in){
for(int l=1;l<layer.length;l++){
for(int j=0;j<layer[l].length;j++){
double z=layer_weight[l-1][layer[l-1].length][j];
for(int i=0;i<layer[l-1].length;i++){
layer[l-1][i]=l==1?in[i]:layer[l-1][i];
z+=layer_weight[l-1][i][j]*layer[l-1][i];
}
layer[l][j]=1/(1+Math.exp(-z));
}
}
return layer[layer.length-1];
}
//逐层反向计算误差并修改权重
public void updateWeight(double[] tar){
int l=layer.length-1;
for(int j=0;j<layerErr[l].length;j++)
layerErr[l][j]=layer[l][j]*(1-layer[l][j])*(tar[j]-layer[l][j]);

while(l-->0){
for(int j=0;j<layerErr[l].length;j++){
double z = 0.0;
for(int i=0;i<layerErr[l+1].length;i++){
z=z+l>0?layerErr[l+1][i]*layer_weight[l][j][i]:0;
layer_weight_delta[l][j][i]= mobp*layer_weight_delta[l][j][i]+rate*layerErr[l+1][i]*layer[l][j];//隐含层动量调整
layer_weight[l][j][i]+=layer_weight_delta[l][j][i];//隐含层权重调整
if(j==layerErr[l].length-1){
layer_weight_delta[l][j+1][i]= mobp*layer_weight_delta[l][j+1][i]+rate*layerErr[l+1][i];//截距动量调整
layer_weight[l][j+1][i]+=layer_weight_delta[l][j+1][i];//截距权重调整
}
}
layerErr[l][j]=z*layer[l][j]*(1-layer[l][j]);//记录误差
}
}
}

public void train(double[] in, double[] tar){
double[] out = computeOut(in);
updateWeight(tar);
}
}
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下面是这个测试程序BpDeepTest.java的源码:

import java.util.Arrays;
public class BpDeepTest{
public static void main(String[] args){
//初始化神经网络的基本配置
//第一个参数是一个整型数组,表示神经网络的层数和每层节点数,比如{3,10,10,10,10,2}表示输入层是3个节点,输出层是2个节点,中间有4层隐含层,每层10个节点
//第二个参数是学习步长,第三个参数是动量系数
BpDeep bp = new BpDeep(new int[]{2,10,2}, 0.15, 0.8);

//设置样本数据,对应上面的4个二维坐标数据
double[][] data = new double[][]{{1,2},{2,2},{1,1},{2,1}};
//设置目标数据,对应4个坐标数据的分类
double[][] target = new double[][]{{1,0},{0,1},{0,1},{1,0}};

//迭代训练5000次
for(int n=0;n<5000;n++)
for(int i=0;i<data.length;i++)
bp.train(data[i], target[i]);

//根据训练结果来检验样本数据
for(int j=0;j<data.length;j++){
double[] result = bp.computeOut(data[j]);
System.out.println(Arrays.toString(data[j])+":"+Arrays.toString(result));
}

//根据训练结果来预测一条新数据的分类
double[] x = new double[]{3,1};
double[] result = bp.computeOut(x);
System.out.println(Arrays.toString(x)+":"+Arrays.toString(result));
}
}

2. 神经网络模型需要多少条数据

输入指标是什么意思。输入维数吗?数据一是这些数据有意义是一类的,或者说是有内部规律。数量上多一点好一点。训练样本个预测样本2比1左右就好。学习过程要注意的是你的学习速率,这影响最优解的寻找。

3. 200组数据可以训练神经网络吗

不行
神经网络的数据需要1000个以上,其中训练样本至少700以上,验证样本至少300以上。

4. rbf神经网络的训练样本要多大

因课题而异。
1、样本最关键在于正确性和准确性。你所选择的样本首先要能正确反映该系统过程的内在规律。我们从生产现场采得的样本数据中有不少可能是坏样本,例如由于测量仪器故障导致测量数据误差较大等,这样的样本会干扰你的神经网络训练。通常我们认为坏样本只是个别现象,所以我们希望通过尽可能大的样本规模来抵抗坏样本造成的负面影响。
2、其次是样本数据分布的均衡性。你所选择的样本最好能涉及到该系统过程可能发生的各种情况。例如某化工生产中某反应炉的温度主要分布在350度—400度,且出现在380度的情况较多,那么你的样本数据最好也是在350-400度各种情况都有,并且也是在380度左右的样本较多些,这样可以极大可能的照顾到系统在各个情况下的规律特征。通常我们对系统的内在规律不是很了解,所以我们希望通过尽可能大的样本规模来“地毯式”覆盖对象系统的方方面面。
3、再次就是样本数据的规模,也就是你要问的问题。在确保样本数据质量和分布均衡的情况下,样本数据的规模决定你神经网络训练结果的精度。样本数据量越大,精度越高。还用刚才的例子,假如反应炉的温度主要均匀分布在375-385度之间,那么你用100个均衡分布在375-385度的训练样本去训练,经过无限次或者说是足够多次迭代之后,理论上你的神经网络的精度就是0.1度。如果你觉得0.1度足够细腻了,那么样本规模为100也就可以接受了。由于样本规模直接影响计算机的运算时间,所以在精度符合要求的情况下,我们不需要过多的样本数据,否则我们要等待很久的训练时间。
补充说明一下,不论是径向基(rbf)神经网络还是经典的bp神经网络,都只是具体的训练方法,对于足够多次的迭代,训练结果的准确度是趋于一致的,方法只影响计算的收敛速度(运算时间),和样本规模没有直接关系。

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