用Keras搭建神经网络的步骤:
深度学习框架Keras——像搭积木般构建神经网络,主要分为7个部分,每个部分只需要几个keras API函数就能实现,用户即可像搭积木般一层层构建神经网络模型。
1. 创建模型 Create model
2. 添加层级 Add Layer
3. 模型编译 Compile
4. 数据填充 Fit
5. 模型评估 Evaluate
6. 模型预测 Predict
7. 模型保存 Save model
下面章节会对每一部分具体来介绍。。。
Keras 中主要有三类模型:Sequential model, Functional model, Subclass model
在开始创建模型之前,首先需要引入tensorflow和keras模块,然后再创建一个Sequential model
Sequential API定义如下:
layers参数可以为空, 然后通过add method向模型中添加layer,相对应的通过pop method移除模型中layer。
创建Function API模型,可以调用Keras.Model来指定多输入多数出。
Keras.Model定义:
Layers是神经网络基本构建块。一个Layer包含了tensor-in/tensor-out的计算方法和一些状态,并保存在TensorFlow变量中(即layers的权重weights)。
Layers主要分为6个类别,基础层,核心层,卷基层,池化层,循环层,融合层。
对派生类的实现可以用以下方法:
** init (): 定义layer的属性,创建layer的静态变量。
** build(self, input_shape): 创建依赖于输入的变量,可以调用add_weight()。
** call(self, *args, **kwargs): 在确保已调用build()之后,在 call 中调用。
** get_config(self): 返回包含用于初始化此层的配置的字典类型。
创建SimpleDense派生类,在build()函数里添加trainable weights。实现y=input*w +b
结果输出:
创建ComputeSum派生类,在 init 函数里添加 non-trainable weights。实现输入矩阵沿轴0元素相加后,x=x+self.total
结果输出:
核心层是最常用的层,涉及到数据的转换和处理的时候都会用到这些层。
Dense层就是所谓的全连接神经网络层,简称全连接层。全连接层中的每个神经元与其前一层的所有神经元进行全连接。
Dense 实现以下 *** 作: output = activation(dot(input, kernel) + bias) 其中 activation 是按逐个元素计算的激活函数,kernel 是由网络层创建的权值矩阵,以及 bias 是其创建的偏置向量 (只在 use_bias 为 True 时才有用)。
将激活函数应用于输出。输入信号进入神经元后进行的运算处理。
sigmoid、tanh、ReLU、softplus的对比曲线如下图所示:
激活函数可以通过设置单独的激活层Activation实现,也可以在构造层对象时通过传递 activation 参数实现:
Dropout在训练中每次更新时,将输入单元的按比率随机设置为0,这有助于防止过拟合。未设置为0的输入将按1 /(1-rate)放大,以使所有输入的总和不变。
请注意,仅当训练设置为True时才应用Dropout层,以便在推理过程中不会丢弃任何值。 使用model.fit时,训练将自动适当地设置为True。
将输入展平。不影响批量大小。注意:如果输入的形状是(batch,)没有特征轴,则展平会增加通道尺寸,而输出的形状是(batch, 1)。
将输入重新调整为特定的尺寸
将任意表达式封装为Layer对象。在Lambda层,以便在构造模型时可以使用任意TensorFlow函数。 Lambda层最适合简单 *** 作或快速实验。 Lambda层是通过序列化Python字节码来保存的。
使用覆盖值覆盖序列,以跳过时间步。
对于输入张量的每一个时间步(张量的第一个维度),如果所有时间步中输入张量的值与mask_value相等,则将在所有下游层中屏蔽(跳过)该时间步。如果任何下游层不支持覆盖但仍然收到此类输入覆盖信息,会引发异常。
举例说明:
Embedding 是一个将离散变量转为连续向量表示的一个方式。该层只能用作模型中的第一层。
Embedding 有以下3个主要目的: 在 embedding 空间中查找最近邻,这可以很好的用于根据用户的兴趣来进行推荐。 作为监督性学习任务的输入。 用于可视化不同离散变量之间的关系.
举例说明:
输出结果:
由维基百科的介绍我们可以得知,卷积是一种定义在两个函数(
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