Обновите параметры с помощью стохастического градиентного спуска с импульсом (SGDM)
Обновите сетевые настраиваемые параметры в пользовательском учебном цикле с помощью стохастического градиентного спуска с импульсом (SGDM) алгоритм.
Примечание
Эта функция применяет алгоритм оптимизации SGDM, чтобы обновить сетевые параметры в пользовательских учебных циклах, которые используют сети, заданные в качестве dlnetwork объекты или функции модели. Если вы хотите обучить сеть, заданную как Layer массив или как LayerGraph, используйте следующие функции:
Создайте TrainingOptionsSGDM объект с помощью trainingOptions функция.
Используйте TrainingOptionsSGDM объект с trainNetwork функция.
sgdmupdateВыполните один шаг обновления SGDM с глобальной скоростью обучения 0.05 и импульс 0.95.
Создайте параметры и градиенты параметра как числовые массивы.
params = rand(3,3,4); grad = ones(3,3,4);
Инициализируйте скорости параметра для первой итерации.
vel = [];
Задайте пользовательские значения для глобальной скорости обучения и импульса.
learnRate = 0.05; momentum = 0.95;
Обновите настраиваемые параметры с помощью sgdmupdate.
[params,vel] = sgdmupdate(params,grad,vel,learnRate,momentum);
sgdmupdateИспользуйте sgdmupdate обучать сеть с помощью алгоритма SGDM.
Загрузите обучающие данные
Загрузите обучающие данные цифр.
[XTrain,YTrain] = digitTrain4DArrayData; classes = categories(YTrain); numClasses = numel(classes);
Сеть Define
Задайте сетевую архитектуру и задайте среднее значение изображений с помощью 'Mean' опция в изображении ввела слой.
layers = [
imageInputLayer([28 28 1], 'Name','input','Mean',mean(XTrain,4))
convolution2dLayer(5,20,'Name','conv1')
reluLayer('Name', 'relu1')
convolution2dLayer(3,20,'Padding',1,'Name','conv2')
reluLayer('Name','relu2')
convolution2dLayer(3,20,'Padding',1,'Name','conv3')
reluLayer('Name','relu3')
fullyConnectedLayer(numClasses,'Name','fc')
softmaxLayer('Name','softmax')];
lgraph = layerGraph(layers);Создайте dlnetwork объект от графика слоев.
dlnet = dlnetwork(lgraph);
Функция градиентов модели Define
Создайте функцию помощника modelGradients, перечисленный в конце примера. Функция берет dlnetwork объект dlnet и мини-пакет входных данных dlX с соответствием маркирует Y, и возвращает потерю и градиенты потери относительно настраиваемых параметров в dlnet.
Задайте опции обучения
Задайте опции, чтобы использовать во время обучения.
miniBatchSize = 128; numEpochs = 20; numObservations = numel(YTrain); numIterationsPerEpoch = floor(numObservations./miniBatchSize);
Обучайтесь на графическом процессоре, если вы доступны. Используя графический процессор требует Parallel Computing Toolbox™, и CUDA® включил NVIDIA®, графический процессор с вычисляет возможность 3.0 или выше.
executionEnvironment = "auto";Визуализируйте процесс обучения в графике.
plots = "training-progress";Обучение сети
Обучите модель с помощью пользовательского учебного цикла. В течение каждой эпохи переставьте данные и цикл по мини-пакетам данных. Обновите сетевые параметры с помощью sgdmupdate функция. В конце каждой эпохи отобразите прогресс обучения.
Инициализируйте график процесса обучения.
if plots == "training-progress" figure lineLossTrain = animatedline('Color',[0.85 0.325 0.098]); ylim([0 inf]) xlabel("Iteration") ylabel("Loss") grid on end
Инициализируйте скоростной параметр.
vel = [];
Обучите сеть.
iteration = 0; start = tic; for epoch = 1:numEpochs % Shuffle data. idx = randperm(numel(YTrain)); XTrain = XTrain(:,:,:,idx); YTrain = YTrain(idx); for i = 1:numIterationsPerEpoch iteration = iteration + 1; % Read mini-batch of data and convert the labels to dummy % variables. idx = (i-1)*miniBatchSize+1:i*miniBatchSize; X = XTrain(:,:,:,idx); Y = zeros(numClasses, miniBatchSize, 'single'); for c = 1:numClasses Y(c,YTrain(idx)==classes(c)) = 1; end % Convert mini-batch of data to a dlarray. dlX = dlarray(single(X),'SSCB'); % If training on a GPU, then convert data to a gpuArray. if (executionEnvironment == "auto" && canUseGPU) || executionEnvironment == "gpu" dlX = gpuArray(dlX); end % Evaluate the model gradients and loss using dlfeval and the % modelGradients helper function. [gradients,loss] = dlfeval(@modelGradients,dlnet,dlX,Y); % Update the network parameters using the SGDM optimizer. [dlnet,vel] = sgdmupdate(dlnet,gradients,vel); % Display the training progress. if plots == "training-progress" D = duration(0,0,toc(start),'Format','hh:mm:ss'); addpoints(lineLossTrain,iteration,double(gather(extractdata(loss)))) title("Epoch: " + epoch + ", Elapsed: " + string(D)) drawnow end end end

Протестируйте сеть
Протестируйте точность классификации модели путем сравнения предсказаний на наборе тестов с истинными метками.
[XTest, YTest] = digitTest4DArrayData;
Преобразуйте данные в dlarray с форматом размерности 'SSCB'. Для предсказания графического процессора также преобразуйте данные в gpuArray.
dlXTest = dlarray(XTest,'SSCB'); if (executionEnvironment == "auto" && canUseGPU) || executionEnvironment == "gpu" dlXTest = gpuArray(dlXTest); end
Классифицировать изображения с помощью dlnetwork объект, используйте predict функционируйте и найдите классы с самыми высокими баллами.
dlYPred = predict(dlnet,dlXTest); [~,idx] = max(extractdata(dlYPred),[],1); YPred = classes(idx);
Оцените точность классификации.
accuracy = mean(YPred==YTest)
accuracy = 0.9916
Функция градиентов модели
modelGradients функция помощника берет dlnetwork объект dlnet и мини-пакет входных данных dlX с соответствием маркирует Y, и возвращает потерю и градиенты потери относительно настраиваемых параметров в dlnet. Чтобы вычислить градиенты автоматически, используйте dlgradient функция.
function [gradients,loss] = modelGradients(dlnet,dlX,Y) dlYPred = forward(dlnet,dlX); loss = crossentropy(dlYPred,Y); gradients = dlgradient(loss,dlnet.Learnables); end
dlnet — Сетьdlnetwork объектСеть в виде dlnetwork объект.
Функция обновляет dlnet.Learnables свойство dlnetwork объект. dlnet.Learnables таблица с тремя переменными:
Layer — Имя слоя в виде строкового скаляра.
Parameter — Название параметра в виде строкового скаляра.
Value — Значение параметра в виде массива ячеек, содержащего dlarray.
Входной параметр grad должна быть таблица той же формы как dlnet.Learnables.
params — Сетевые настраиваемые параметрыdlarray | числовой массив | массив ячеек | структура | таблицаСетевые настраиваемые параметры в виде dlarray, числовой массив, массив ячеек, структура или таблица.
Если вы задаете params как таблица, это должно содержать следующие три переменные.
Layer — Имя слоя в виде строкового скаляра.
Parameter — Название параметра в виде строкового скаляра.
Value — Значение параметра в виде массива ячеек, содержащего dlarray.
Можно задать params как контейнер настраиваемых параметров для вашей сети с помощью массива ячеек, структуры, или таблицы, или вложенных массивов ячеек или структур. Настраиваемыми параметрами в массиве ячеек, структуре или таблице должен быть dlarray или числовые значения типа данных double или single.
Входной параметр grad должен быть обеспечен точно совпадающим типом данных, упорядоченным расположением и полями (для структур) или переменные (для таблиц) как params.
Типы данных: single | double | struct | table | cell
grad — Градиенты потериdlarray | числовой массив | массив ячеек | структура | таблицаГрадиенты потери в виде dlarray, числовой массив, массив ячеек, структура или таблица.
Точная форма grad зависит от входной сети или настраиваемых параметров. Следующая таблица показывает требуемый формат для grad для возможных входных параметров к sgdmupdate.
| Входной параметр | Настраиваемые параметры | Градиенты |
|---|---|---|
dlnet | Таблица dlnet.Learnables содержа Layer, Parameter, и Value переменные. Value переменная состоит из массивов ячеек, которые содержат каждый настраиваемый параметр как dlarray. | Таблица с совпадающим типом данных, переменными, и заказывающий как dlnet.Learnables. grad должен иметь Value переменная, состоящая из массивов ячеек, которые содержат градиент каждого настраиваемого параметра. |
params | dlarray | dlarray с совпадающим типом данных и заказывающий как params
|
| Числовой массив | Числовой массив с совпадающим типом данных и заказывающий как params
| |
| CellArray | Массив ячеек с совпадающими типами данных, структурой, и заказывающий как params | |
| Структура | Структура с совпадающими типами данных, полями, и заказывающий как params | |
Таблица с Layer, Parameter, и Value переменные. Value переменная должна состоять из массивов ячеек, которые содержат каждый настраиваемый параметр как dlarray. | Таблица с совпадающими типами данных, переменными, и заказывающий как params. grad должен иметь Value переменная, состоящая из массивов ячеек, которые содержат градиент каждого настраиваемого параметра. |
Можно получить grad от вызова до dlfeval это выполняет функцию, которая содержит вызов dlgradient. Для получения дополнительной информации смотрите Использование Автоматическое Дифференцирование В Deep Learning Toolbox.
vel — Скорости параметра[] | dlarray | числовой массив | массив ячеек | структура | таблицаСкорости параметра в виде пустого массива, dlarray, числовой массив, массив ячеек, структура или таблица.
Точная форма vel зависит от входной сети или настраиваемых параметров. Следующая таблица показывает требуемый формат для vel для возможных входных параметров к sgdmpdate.
| Входной параметр | Настраиваемые параметры | Скорости |
|---|---|---|
dlnet | Таблица dlnet.Learnables содержа Layer, Parameter, и Value переменные. Value переменная состоит из массивов ячеек, которые содержат каждый настраиваемый параметр как dlarray. | Таблица с совпадающим типом данных, переменными, и заказывающий как dlnet.Learnables. vel должен иметь Value переменная, состоящая из массивов ячеек, которые содержат скорость каждого настраиваемого параметра. |
params | dlarray | dlarray с совпадающим типом данных и заказывающий как params
|
| Числовой массив | Числовой массив с совпадающим типом данных и заказывающий как params
| |
| CellArray | Массив ячеек с совпадающими типами данных, структурой, и заказывающий как params | |
| Структура | Структура с совпадающими типами данных, полями, и заказывающий как params | |
Таблица с Layer, Parameter, и Value переменные. Value переменная должна состоять из массивов ячеек, которые содержат каждый настраиваемый параметр как dlarray. | Таблица с совпадающими типами данных, переменными, и заказывающий как params. vel должен иметь Value переменная, состоящая из массивов ячеек, которые содержат скорость каждого настраиваемого параметра. |
Если вы задаете vel как пустой массив, функция не принимает предыдущих скоростей и запусков таким же образом что касается первого обновления в серии итераций. Чтобы обновить настраиваемые параметры итеративно, используйте vel выход предыдущего вызова sgdmupdate как vel входной параметр.
learnRate — Глобальная скорость обучения (значение по умолчанию) | положительная скалярная величинаСкорость обучения в виде положительной скалярной величины. Значение по умолчанию learnRate 0.01.
Если вы задаете сетевые параметры как dlnetwork объект, скорость обучения для каждого параметра является глобальной скоростью обучения, умноженной на соответствующее свойство фактора скорости обучения, заданное в слоях сети.
momentum — Импульс (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1Импульс в виде положительной скалярной величины между 0 и 1. Значение по умолчанию momentum 0.9.
dlnet — Сеть Updateddlnetwork объектСеть, возвращенная как dlnetwork объект.
Функция обновляет dlnet.Learnables свойство dlnetwork объект.
params — Обновленные сетевые настраиваемые параметрыdlarray | числовой массив | массив ячеек | структура | таблицаОбновленные сетевые настраиваемые параметры, возвращенные как dlarray, числовой массив, массив ячеек, структура или таблица с Value переменная, содержащая обновленные настраиваемые параметры сети.
vel — Обновленные скорости параметраdlarray | числовой массив | массив ячеек | структура | таблицаОбновленные скорости параметра, возвращенные как dlarray, числовой массив, массив ячеек, структура или таблица.
Функция использует стохастический градиентный спуск с алгоритмом импульса, чтобы обновить настраиваемые параметры. Для получения дополнительной информации см. определение стохастического градиентного спуска с алгоритмом импульса под Стохастическим Градиентным спуском на trainingOptions страница с описанием.
Указания и ограничения по применению:
Когда по крайней мере одним из следующих входных параметров является gpuArray или dlarray с базовыми данными типа gpuArray, эта функция работает на графическом процессоре.
grad
params
Для получения дополнительной информации смотрите функции MATLAB Запуска на графическом процессоре (Parallel Computing Toolbox).
adamupdate | dlarray | dlfeval | dlgradient | dlnetwork | dlupdate | forward | rmspropupdate
У вас есть модифицированная версия этого примера. Вы хотите открыть этот пример со своими редактированиями?
1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.
2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.
3. Сохраняйте структуру оригинального текста - например, не разбивайте одно предложение на два.
4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.
5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.