Обновите параметры с помощью адаптивной оценки момента (Адам)
Обновите сетевые настраиваемые параметры в пользовательском учебном цикле с помощью адаптивной оценки момента (Адам) алгоритм.
Примечание
Эта функция применяет алгоритм оптимизации Адама, 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 TrainingOptionsADAM объект с помощью trainingOptions функция.
Используйте TrainingOptionsADAM объект с trainNetwork функция.
[ обновляет настраиваемые параметры сети dlnet,averageGrad,averageSqGrad] = adamupdate(dlnet,grad,averageGrad,averageSqGrad,iteration)dlnet использование алгоритма Адама. Используйте этот синтаксис в учебном цикле, чтобы итеративно обновить сеть, заданную как dlnetwork объект.
[ обновляет настраиваемые параметры в params,averageGrad,averageSqGrad] = adamupdate(params,grad,averageGrad,averageSqGrad,iteration)params использование алгоритма Адама. Используйте этот синтаксис в учебном цикле, чтобы итеративно обновить настраиваемые параметры сети, заданной с помощью функций.
[___] = adamupdate(___ также задает значения, чтобы использовать для глобальной скорости обучения, затухания градиента, квадратного затухания градиента и маленького постоянного эпсилона, в дополнение к входным параметрам в предыдущих синтаксисах. learnRate,gradDecay,sqGradDecay,epsilon)
adamupdateВыполните один адаптивный шаг обновления оценки момента с глобальной скоростью обучения 0.05, фактор затухания градиента 0.75, и градиент в квадрате затухает фактор 0.95.
Создайте параметры и градиенты параметра как числовые массивы.
params = rand(3,3,4); grad = ones(3,3,4);
Инициализируйте счетчик итерации, средний градиент и средний градиент в квадрате для первой итерации.
iteration = 1; averageGrad = []; averageSqGrad = [];
Задайте пользовательские значения для глобальной скорости обучения, фактора затухания градиента и фактора затухания градиента в квадрате.
learnRate = 0.05; gradDecay = 0.75; sqGradDecay = 0.95;
Обновите настраиваемые параметры с помощью adamupdate.
[params,averageGrad,averageSqGrad] = adamupdate(params,grad,averageGrad,averageSqGrad,iteration,learnRate,gradDecay,sqGradDecay);
Обновите счетчик итерации.
iteration = iteration + 1;
adamupdateИспользуйте adamupdate обучать сеть с помощью алгоритма Адама.
Загрузите обучающие данные
Загрузите обучающие данные цифр.
[XTrain,YTrain] = digitTrain4DArrayData; classes = categories(YTrain); numClasses = numel(classes);
Сеть Define
Задайте сеть 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 поддерживаемого устройства графического процессора. Для получения информации о поддерживаемых устройствах смотрите Поддержку графического процессора Релизом (Parallel Computing Toolbox).
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 adamupdate 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 средние градиенты и средние градиенты в квадрате.
averageGrad = []; averageSqGrad = [];
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. [grad,loss] = dlfeval(@modelGradients,dlnet,dlX,Y); % Update the network parameters using the Adam optimizer. [dlnet,averageGrad,averageSqGrad] = adamupdate(dlnet,grad,averageGrad,averageSqGrad,iteration); % 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
Тестирование сети
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 = 0.9896
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
dlnetwork | dlarray | dlupdate | rmspropupdate | sgdmupdate | forward | dlgradient | dlfeval