Python神经网络入门与实战,python神经网络算法代码

阳阳2013哈哈 2022-09-09 00:59:15 阅读数:79

Python网络神经网络入门神经

Hopfield神经网络用python实现讲解?

神经网络结构具有以下三个特点:神经元之间全连接,并且为单层神经网络。每个神经元既是输入又是输出,导致得到的权重矩阵相对称,故可节约计算量。

在输入的激励下,其输出会产生不断的状态变化,这个反馈过程会一直反复进行。

假如Hopfield神经网络是一个收敛的稳定网络,则这个反馈与迭代的计算过程所产生的变化越来越小,一旦达到了稳定的平衡状态,Hopfield网络就会输出一个稳定的恒值。

Hopfield网络可以储存一组平衡点,使得当给定网络一组初始状态时,网络通过自行运行而最终收敛于这个设计的平衡点上。

当然,根据热力学上,平衡状态分为stablestate和metastablestate,这两种状态在网络的收敛过程中都是非常可能的。为递归型网络,t时刻的状态与t-1时刻的输出状态有关。

之后的神经元更新过程也采用的是异步更新法(Asynchronous)。Hopfield神经网络用python实现。

谷歌人工智能写作项目:小发猫

如何用神经网络实现连续型变量的回归预测?

神经网络最开始是机器学习的一种模型,但其训练的时间和其他几种模型相比不占优势,且结果也不尽人意,所以一直没有被广泛使用卷积神经网络与人工神经网络,卷积神经网络的

但随着数学的深入研究以及计算机硬件质量的提高,尤其是GPU的出现,给深度学习的广泛应用提供了基础。

GPU最初是为了给游戏玩家带来高质量的视觉体验,由于其处理矩阵运算的能力特别优秀,也被用于深度学习中模型的训练,以往数十天才能训练好的模型在GPU上训练几天就可以训练好,大大减少了深度学习的训练时间,因而深度学习的应用越来越多。

神经网络作为深度学习最主要的模型,人工神经网络ANN是最基础的神经网络结构,其工作原理很像人类大脑中的神经。

神经元是ANN的工作单元,每个神经元含有权重和偏置,神经元将上一层神经元传递过来的值通过权重和偏置的运算,得到新的结果,将该结果传递给下一层神经元,通过不断的传递,最终获得输出结果。

要想用神经网络实现连续型变量的回归预测,需要将该N维变量的数据作为输入,中间再设置隐藏层和每一层的神经元个数,至于隐藏层的层数则需要多次训练才能得出较准确的层数。

而最后输出层的值和实际变量的值会有误差,神经网络会通过不断地训练,更改权重和偏置的值来使误差尽可能的小,当误差小到一定程度,该神经网络的回归预测就算成功了。

通常使用Python来搭建神经网络,Python自带深度学习的一些库,在进行回归预测时,我们只需用调用函数,设定几个参数,如隐藏层层数和神经元个数等,剩下的就是等模型自行训练,最终便能完成回归预测,非常的方便。

关于神经网络 需要学习python的哪些知识?

最基础的部分的话需要:线性代数,机器学习,微积分,优化等等。

几乎所有操作都有矩阵运算,所以至少最基础的线性代数需要掌握建议从单一的感知机Perceptron出发,继而认识到DecisionBoundary(判别边界),以及最简单的一些“监督训练”的概念等,有机器学习的基础最好。

就结果而言,诸如“过拟合”之类的概念,以及对应的解决方法比如L1L2归一,学习率等也都可以从单个感知机的概念开始入门。从单层感知器推广到普通的多层感知器MLP。

然后推广到简单的神经网络(激活函数从阶跃“软化”为诸如tanh等类型的函数),然后引入特定类型的网络结构,比如最基本的全连接、前向传播等等概念。

进而学习训练算法,比如反向传播,这需要微积分的知识(Chainrule),以及非线性优化的最基础部分,比如梯度下降法。

其次至少需要具备一些适用于研究的编程语言的技能,例如python,matlab,(C++也可行)等,哪怕不自己实现最简单的神经网络而是用API,也是需要一定计算机能力才能应用之。

怎样用python构建一个卷积神经网络模型

上周末利用python简单实现了一个卷积神经网络,只包含一个卷积层和一个maxpooling层,pooling层后面的多层神经网络采用了softmax形式的输出。

实验输入仍然采用MNIST图像使用10个featuremap时,卷积和pooling的结果分别如下所示。

部分源码如下:[python] viewplain copy#coding=utf-8'''''Created on 2014年11月30日@author: Wangliaofan'''import numpyimport structimport matplotlib.pyplot as pltimport mathimport randomimport copy#testfrom BasicMultilayerNeuralNetwork import BMNN2def sigmoid(inX):if (-inX)== 0.0:return 999999999.999999999return 1.0/((-inX))def difsigmoid(inX):return sigmoid(inX)*(1.0-sigmoid(inX))def tangenth(inX):return (1.0*(inX)-1.0*(-inX))/(1.0*(inX)+1.0*(-inX))def cnn_conv(in_image, filter_map,B,type_func='sigmoid'):#in_image[num,feature map,row,col]=>in_image[Irow,Icol]#features map[k filter,row,col]#type_func['sigmoid','tangenth']#out_feature[k filter,Irow-row+1,Icol-col+1]shape_image=numpy.shape(in_image)#[row,col]#print "shape_image",shape_imageshape_filter=numpy.shape(filter_map)#[k filter,row,col]if shape_filter[1]>shape_image[0] or shape_filter[2]>shape_image[1]:raise Exceptionshape_out=(shape_filter[0],shape_image[0]-shape_filter[1]+1,shape_image[1]-shape_filter[2]+1)out_feature=numpy.zeros(shape_out)k,m,n=numpy.shape(out_feature)for k_idx in range(0,k):#rotate 180 to calculate convc_filter=numpy.rot90(filter_map[k_idx,:,:], 2)for r_idx in range(0,m):for c_idx in range(0,n):#conv_temp=numpy.zeros((shape_filter[1],shape_filter[2]))(in_image[r_idx:r_idx+shape_filter[1],c_idx:c_idx+shape_filter[2]],c_filter)(conv_temp)if type_func=='sigmoid':out_feature[k_idx,r_idx,c_idx]=sigmoid(sum_temp+B[k_idx])elif type_func=='tangenth':out_feature[k_idx,r_idx,c_idx]=tangenth(sum_temp+B[k_idx])else:raise Exceptionreturn out_featuredef cnn_maxpooling(out_feature,pooling_size=2,type_pooling="max"):k,row,col=numpy.shape(out_feature)max_index_Matirx=numpy.zeros((k,row,col))out_row=int(numpy.floor(row/pooling_size))out_col=int(numpy.floor(col/pooling_size))out_pooling=numpy.zeros((k,out_row,out_col))for k_idx in range(0,k):for r_idx in range(0,out_row):for c_idx in range(0,out_col):temp_matrix=out_feature[k_idx,pooling_size*r_idx:pooling_size*r_idx+pooling_size,pooling_size*c_idx:pooling_size*c_idx+pooling_size]out_pooling[k_idx,r_idx,c_idx](temp_matrix)max_index=numpy.argmax(temp_matrix)#print max_index#print max_index/pooling_size,max_index%pooling_sizemax_index_Matirx[k_idx,pooling_size*r_idx+max_index/pooling_size,pooling_size*c_idx+max_index%pooling_size]=1return out_pooling,max_index_Matirxdef poolwithfunc(in_pooling,W,B,type_func='sigmoid'):k,row,col=numpy.shape(in_pooling)out_pooling=numpy.zeros((k,row,col))for k_idx in range(0,k):for r_idx in range(0,row):for c_idx in range(0,col):out_pooling[k_idx,r_idx,c_idx]=sigmoid(W[k_idx]*in_pooling[k_idx,r_idx,c_idx]+B[k_idx])return out_pooling#out_feature is the out put of convdef backErrorfromPoolToConv(theta,max_index_Matirx,out_feature,pooling_size=2):k1,row,col=numpy.shape(out_feature)error_conv=numpy.zeros((k1,row,col))k2,theta_row,theta_col=numpy.shape(theta)if k1!=k2:raise Exceptionfor idx_k in range(0,k1):for idx_row in range( 0, row):for idx_col in range( 0, col):error_conv[idx_k,idx_row,idx_col]=\max_index_Matirx[idx_k,idx_row,idx_col]*\float(theta[idx_k,idx_row/pooling_size,idx_col/pooling_size])*\difsigmoid(out_feature[idx_k,idx_row,idx_col])return error_convdef backErrorfromConvToInput(theta,inputImage):k1,row,col=numpy.shape(theta)#print "theta",k1,row,coli_row,i_col=numpy.shape(inputImage)if row>i_row or col> i_col:raise Exceptionfilter_row=i_row-row+1filter_col=i_col-col+1detaW=numpy.zeros((k1,filter_row,filter_col))#the same with conv valid in matlabfor k_idx in range(0,k1):for idx_row in range(0,filter_row):for idx_col in range(0,filter_col):subInputMatrix=inputImage[idx_row:idx_row+row,idx_col:idx_col+col]#print "subInputMatrix",numpy.shape(subInputMatrix)#rotate theta 180#print numpy.shape(theta)theta_rotate=numpy.rot90(theta[k_idx,:,:], 2)#print "theta_rotate",theta_rotate(subInputMatrix,theta_rotate)detaW[k_idx,idx_row,idx_col](dotMatrix)detaB=numpy.zeros((k1,1))for k_idx in range(0,k1):detaB[k_idx](theta[k_idx,:,:])return detaW,detaBdef loadMNISTimage(absFilePathandName,datanum=60000):images=open(absFilePathandName,'rb')()index=0magic, numImages , numRows , numColumns = struct.unpack_from('>IIII' , buf , index)print magic, numImages , numRows , numColumnsindex += struct.calcsize('>IIII')if magic != 2051:raise Exceptiondatasize=int(784*datanum)datablock=">"+str(datasize)+"B"#nextmatrix=struct.unpack_from('>47040000B' ,buf, index)nextmatrix=struct.unpack_from(datablock ,buf, index)nextmatrix=numpy.array(nextmatrix)/255.0#nextmatrix=nextmatrix.reshape(numImages,numRows,numColumns)#nextmatrix=nextmatrix.reshape(datanum,1,numRows*numColumns)nextmatrix=nextmatrix.reshape(datanum,1,numRows,numColumns)return nextmatrix, numImagesdef loadMNISTlabels(absFilePathandName,datanum=60000):labels=open(absFilePathandName,'rb')()index=0magic, numLabels  = struct.unpack_from('>II' , buf , index)print magic, numLabelsindex += struct.calcsize('>II')if magic != 2049:raise Exceptiondatablock=">"+str(datanum)+"B"#nextmatrix=struct.unpack_from('>60000B' ,buf, index)nextmatrix=struct.unpack_from(datablock ,buf, index)nextmatrix=numpy.array(nextmatrix)return nextmatrix, numLabelsdef simpleCNN(numofFilter,filter_size,pooling_size=2,maxIter=1000,imageNum=500):decayRate=0.01MNISTimage,num1=loadMNISTimage("F:\Machine Learning\UFLDL\data\common\\train-images-idx3-ubyte",imageNum)print num1row,col=numpy.shape(MNISTimage[0,0,:,:])out_Di=numofFilter*((row-filter_size+1)/pooling_size)*((col-filter_size+1)/pooling_size)MLP=BMNN2.MuiltilayerANN(1,[128],out_Di,10,maxIter)MLP.setTrainDataNum(imageNum)MLP.loadtrainlabel("F:\Machine Learning\UFLDL\data\common\\train-labels-idx1-ubyte")MLP.initialweights()#MLP.printWeightMatrix()rng = numpy.random.RandomState(23455)W_shp = (numofFilter, filter_size, filter_size)W_bound = (numofFilter * filter_size * filter_size)W_k=rng.uniform(low=-1.0 / W_bound,high=1.0 / W_bound,size=W_shp)B_shp = (numofFilter,)B= numpy.asarray(rng.uniform(low=-.5, high=.5, size=B_shp))cIter=0while cIter。

Python的深度学习框架有哪些?

中公教育联合中科院专家打造的深度学习分八个阶段进行学习:第一阶段AI概述及前沿应用成果介绍深度学习的最新应用成果单层/深度学习与机器学习人工智能的关系及发展简第二阶段神经网络原理及TensorFlow实战梯度下降优化方法前馈神经网络的基本结构和训练过程反向传播算法TensorFlow开发环境安装“计算图”编程模型深度学习中图像识别的操作原理第三阶段循环神经网络原理及项目实战语言模型及词嵌入词嵌入的学习过程循环神经网络的基本结构时间序列反向传播算法长短时记忆网络(LSTM)的基本结构LSTM实现语言模型第四阶段生成式对抗网络原理及项目实战生成式对抗网络(GAN)的基本结构和原理GAN的训练过程GAN用于图片生成的实现第五阶段深度学习的分布式处理及项目实战多GPU并行实现分布式并行的环境搭建分布式并行实现第六阶段深度强化学习及项目实战强化学习介绍智能体Agent的深度决策机制(上)智能体Agent的深度决策机制(中)智能体Agent的深度决策机制(下)第七阶段车牌识别项目实战数据集介绍及项目需求分析OpenCV库介绍及车牌定位车牌定位车牌识别学员项目案例评讲第八阶段深度学习前沿技术简介深度学习前沿技术简介元学习迁移学习等详情查看深度学习。

如何用 Python 构建神经网络择时模型

importmathimportrandom(0)defrand(a,b):#随机函数return(b-a)*random.random()+adefmake_matrix(m,n,fill=0.0):#创建一个指定大小的矩阵mat=[]foriinrange(m):mat.append([fill]*n)returnmat#定义sigmoid函数和它的导数defsigmoid(x):return1.0/((-x))defsigmoid_derivate(x):returnx*(1-x)#sigmoid函数的导数classBPNeuralNetwork:def__init__(self):#初始化变量self.input_n=0self.hidden_n=0self.output_n=0self.input_cells=[]self.hidden_cells=[]self.output_cells=[]self.input_weights=[]self.output_weights=[]self.input_correction=[]self.output_correction=[]#三个列表维护:输入层,隐含层,输出层神经元defsetup(self,ni,nh,no):self.input_n=ni+1#输入层+偏置项self.hidden_n=nh#隐含层self.output_n=no#输出层#初始化神经元self.input_cells=[1.0]*self.input_nself.hidden_cells=[1.0]*self.hidden_nself.output_cells=[1.0]*self.output_n#初始化连接边的边权self.input_weights=make_matrix(self.input_n,self.hidden_n)#邻接矩阵存边权:输入层->隐藏层self.output_weights=make_matrix(self.hidden_n,self.output_n)#邻接矩阵存边权:隐藏层->输出层#随机初始化边权:为了反向传导做准备--->随机初始化的目的是使对称失效foriinrange(self.input_n):forhinrange(self.hidden_n):self.input_weights[i][h]=rand(-0.2,0.2)#由输入层第i个元素到隐藏层第j个元素的边权为随机值forhinrange(self.hidden_n):foroinrange(self.output_n):self.output_weights[h][o]=rand(-2.0,2.0)#由隐藏层第i个元素到输出层第j个元素的边权为随机值#保存校正矩阵,为了以后误差做调整self.input_correction=make_matrix(self.input_n,self.hidden_n)self.output_correction=make_matrix(self.hidden_n,self.output_n)#输出预测值defpredict(self,inputs):#对输入层进行操作转化样本foriinrange(self.input_n-1):self.input_cells[i]=inputs[i]#n个样本从0~n-1#计算隐藏层的输出,每个节点最终的输出值就是权值*节点值的加权和forjinrange(self.hidden_n):total=0.0foriinrange(self.input_n):total+=self.input_cells[i]*self.input_weights[i][j]#此处为何是先i再j,以隐含层节点做大循环,输入样本为小循环,是为了每一个隐藏节点计算一个输出值,传输到下一层self.hidden_cells[j]=sigmoid(total)#此节点的输出是前一层所有输入点和到该点之间的权值加权和forkinrange(self.output_n):total=0.0forjinrange(self.hidden_n):total+=self.hidden_cells[j]*self.output_weights[j][k]self.output_cells[k]=sigmoid(total)#获取输出层每个元素的值returnself.output_cells[:]#最后输出层的结果返回#反向传播算法:调用预测函数,根据反向传播获取权重后前向预测,将结果与实际结果返回比较误差defback_propagate(self,case,label,learn,correct):#对输入样本做预测self.predict(case)#对实例进行预测output_deltas=[0.0]*self.output_n#初始化矩阵foroinrange(self.output_n):error=label[o]-self.output_cells[o]#正确结果和预测结果的误差:0,1,-1output_deltas[o]=sigmoid_derivate(self.output_cells[o])*error#误差稳定在0~1内#隐含层误差hidden_deltas=[0.0]*self.hidden_nforhinrange(self.hidden_n):error=0.0foroinrange(self.output_n):error+=output_deltas[o]*self.output_weights[h][o]hidden_deltas[h]=sigmoid_derivate(self.hidden_cells[h])*error#反向传播算法求W#更新隐藏层->输出权重forhinrange(self.hidden_n):foroinrange(self.output_n):change=output_deltas[o]*self.hidden_cells[h]#调整权重:上一层每个节点的权重学习*变化+矫正率self.output_weights[h][o]+=learn*change+correct*self.output_correction[h][o]#更新输入->隐藏层的权重foriinrange(self.input_n):forhinrange(self.hidden_n):change=hidden_deltas[h]*self.input_cells[i]self.input_weights[i][h]+=learn*change+correct*self.input_correction[i][h]self.input_correction[i][h]=change#获取全局误差error=0.0foroinrange(len(label)):error=0.5*(label[o]-self.output_cells[o])**2#平方误差函数returnerrordeftrain(self,cases,labels,limit=10000,learn=0.05,correct=0.1):foriinrange(limit):#设置迭代次数error=0.0forjinrange(len(cases)):#对输入层进行访问label=labels[j]case=cases[j]error+=self.back_propagate(case,label,learn,correct)#样例,标签,学习率,正确阈值deftest(self):#学习异或cases=[[0,0],[0,1],[1,0],[1,1],]#测试样例labels=[[0],[1],[1],[0]]#标签self.setup(2,5,1)#初始化神经网络:输入层,隐藏层,输出层元素个数self.train(cases,labels,10000,0.05,0.1)#可以更改forcaseincases:print(self.predict(case))if__name__=='__main__':nn=BPNeuralNetwork()()。

怎样用python构建一个卷积神经网络

用keras框架较为方便首先安装anaconda,然后通过pip安装keras以下转自wphh的博客。

#coding:utf-8'''    GPU run command:        THEANO_FLAGS=mode=FAST_RUN,device=gpu,floatX=float32 python     CPU run command:        python 2016.06.06更新:这份代码是keras开发初期写的,当时keras还没有现在这么流行,文档也还没那么丰富,所以我当时写了一些简单的教程。

现在keras的API也发生了一些的变化,建议及推荐直接上看更加详细的教程。

'''#导入各种用到的模块组件from __future__ import absolute_importfrom __future__ import print_functionfrom keras.preprocessing.image import ImageDataGeneratorfrom keras.models import Sequentialfrom  import Dense, Dropout, Activation, Flattenfrom keras.layers.advanced_activations import PReLUfrom keras.layers.convolutional import Convolution2D, MaxPooling2Dfrom keras.optimizers import SGD, Adadelta, Adagradfrom keras.utils import np_utils, generic_utilsfrom six.moves import rangefrom data import load_dataimport randomimport numpy as np(1024)  # for reproducibility#加载数据data, label = load_data()#打乱数据index = [i for i in range(len(data))]random.shuffle(index)data = data[index]label = label[index]print(data.shape[0], ' samples')#label为0~9共10个类别,keras要求格式为binary class matrices,转化一下,直接调用keras提供的这个函数label = np_utils.to_categorical(label, 10)################开始建立CNN模型################生成一个modelmodel = Sequential()#第一个卷积层,4个卷积核,每个卷积核大小5*5。

1表示输入的图片的通道,灰度图为1通道。

#border_mode可以是valid或者full,具体看这里说明:.conv2d#激活函数用tanh#你还可以在(Activation('tanh'))后加上dropout的技巧: (Dropout(0.5))(Convolution2D(4, 5, 5, border_mode='valid',input_shape=(1,28,28))) (Activation('tanh'))#第二个卷积层,8个卷积核,每个卷积核大小3*3。

4表示输入的特征图个数,等于上一层的卷积核个数#激活函数用tanh#采用maxpooling,poolsize为(2,2)(Convolution2D(8, 3, 3, border_mode='valid'))(Activation('tanh'))(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))#第三个卷积层,16个卷积核,每个卷积核大小3*3#激活函数用tanh#采用maxpooling,poolsize为(2,2)(Convolution2D(16, 3, 3, border_mode='valid')) (Activation('relu'))(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))#全连接层,先将前一层输出的二维特征图flatten为一维的。

#Dense就是隐藏层。16就是上一层输出的特征图个数。

4是根据每个卷积层计算出来的:(28-5+1)得到24,(24-3+1)/2得到11,(11-3+1)/2得到4#全连接有128个神经元节点,初始化方式为normal(Flatten())(Dense(128, init='normal'))(Activation('tanh'))#Softmax分类,输出是10类别(Dense(10, init='normal'))(Activation('softmax'))##############开始训练模型###############使用SGD + momentum#model.compile里的参数loss就是损失函数(目标函数)sgd = SGD(lr=0.05, decay=1e-6, momentum=0.9, nesterov=True)model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer=sgd,metrics=["accuracy"])#调用fit方法,就是一个训练过程. 训练的epoch数设为10,batch_size为100.#数据经过随机打乱shuffle=True。

verbose=1,训练过程中输出的信息,0、1、2三种方式都可以,无关紧要。show_accuracy=True,训练时每一个epoch都输出accuracy。

#validation_split=0.2,将20%的数据作为验证集。

(data, label, batch_size=100, nb_epoch=10,shuffle=True,verbose=1,validation_split=0.2)"""#使用data augmentation的方法#一些参数和调用的方法,请看文档datagen = ImageDataGenerator(        featurewise_center=True, # set input mean to 0 over the dataset        samplewise_center=False, # set each sample mean to 0        featurewise_std_normalization=True, # divide inputs by std of the dataset        samplewise_std_normalization=False, # divide each input by its std        zca_whitening=False, # apply ZCA whitening        rotation_range=20, # randomly rotate images in the range (degrees, 0 to 180)        width_shift_range=0.2, # randomly shift images horizontally (fraction of total width)        height_shift_range=0.2, # randomly shift images vertically (fraction of total height)        horizontal_flip=True, # randomly flip images        vertical_flip=False) # randomly flip images# compute quantities required for featurewise normalization # (std, mean, and principal components if ZCA whitening is applied)(data)for e in range(nb_epoch):    print('-'*40)    print('Epoch', e)    print('-'*40)    print("Training...")    # batch train with realtime data augmentation    progbar = generic_utils.Progbar(data.shape[0])    for X_batch, Y_batch in (data, label):        loss,accuracy = model.train(X_batch, Y_batch,accuracy=True)        (X_batch.shape[0], values=[("train loss", loss),("accuracy:", accuracy)] )"""。

如何用9行Python代码编写一个简易神经网络

python是一款应用非常广泛的脚本程序语言,谷歌公司的网页就是用python编写。python在生物信息、统计、网页制作、计算等多个领域都体现出了强大的功能。

python和其他脚本语言如java、R、Perl一样,都可以直接在命令行里运行脚本程序。

工具/原料python;CMD命令行;windows操作系统方法/步骤1、首先下载安装python,建议安装2.7版本以上,3.0版本以下,由于3.0版本以上不向下兼容,体验较差。

2、打开文本编辑器,推荐editplus,notepad等,将文件保存成.py格式,editplus和notepad支持识别python语法。

脚本第一行一定要写上#!usr/bin/python表示该脚本文件是可执行python脚本如果python目录不在usr/bin目录下,则替换成当前python执行程序的目录。

3、编写完脚本之后注意调试、可以直接用editplus调试。调试方法可自行百度。

脚本写完之后,打开CMD命令行,前提是python已经被加入到环境变量中,如果没有加入到环境变量,请百度4、在CMD命令行中,输入“python”+“空格”,即”python“;将已经写好的脚本文件拖拽到当前光标位置,然后敲回车运行即可。

 

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