[人工智能]如何写神经网络

数据预处理

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搭建模型

__init__函数和forward函数必须要有，class函数自动执行这两个函数，__init__函数中要定义整个网络中的所有网络层，前馈函数里要根据整个网络把__init__函数中定义的网络层连起来。

class Net(nn.Module):
	
	def __init__(self):
		...
		
	def forward(self,x):
		...
	
	def ...

搭建网络

定义所有要用到的网络层
比喻：制作积木块

• 要注意维度问题，目前我是根据报错调试程序，程序说它需要什么类型的数据我就给他什么类型的数据

	def __init__(self):
        #使用super()方法调用基类的构造器，即nn.Module.__init__(self)
        super(CNN,self).__init__()
        # 1 input image channel ,6 output channels,5x5 square convolution kernel
        self.conv1=nn.Conv1d(500,12,2)
        # 6 input channl,16 output channels,5x5 square convolution kernel
        self.conv2=nn.Conv1d(6,16,4)
        # an affine operation:y=Wx+b
        self.fc1=nn.Linear(32,16)
        self.fc2=nn.Linear(16,8)
        self.fc3=nn.Linear(8,1)
        self.Sigmoid = nn.Sigmoid ()

前馈函数

将__init__函数中定义的各个网络层输入输出衔接起来
比喻：把积木块搭起来，用线串起来

• 网络的输入x，通常数据类型为张量，如果要用cuda并行，记得把x放入gpu
• 全连接层可以和激活函数写在一起，代码简洁并且不会忘写激活函数

	def forward(self,x):
        # x是网络的输入，然后将x前向传播，最后得到输出
        x=torch.Tensor(x).to(device)
        x=x.unsqueeze(0) # 输入，根据需要判断是否需要多加维度，比如LSTM、CNN需要三维数据，二维数据进来要多加一个维度
        x=self.Sigmoid(self.conv1(x)) # 一个一维卷积层，一个sigmoid层
        x=F.max_pool2d(x,(2,2)) # 定义了2x2的池化层
        x=self.Sigmoid(self.conv2(x))
        x=x.view(-1,self.num_flat_features(x)) 将x拉伸成一维张量，进行
        x=self.Sigmoid(self.fc1(x))
        x=self.Sigmoid(self.fc2(x))
        x=self.fc3(x)
        return x[0]
        
    # 根据需要，自己定义的方法。
    # 计算张量中共有多少个有效数据，计算数量，便于拉伸成一维张量
	def num_flat_features(self,x): 
        size=x.size()[1:] # 例如x的形状是[1, 16, 2]，取出的size形状是[16, 2]
        num_features=1
        for s in size:# s的值分别为16,2，依次相乘，则为数据总数量
            num_features*=s
        return num_features # 返回的类型是int，一个数字

查看模型参数

print(Net().parameters())
params=list(Net().parameters())
print(len(params))
for i in range(len(params)):
    print(params[i].size())
#     print(params[i])

创建模型类的对象，定义损失函数和优化器

model = Net().to(device)
loss_function = nn.MSELoss()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)#建立优化器实例
print(model)

测试模型性能

这个函数是测试用来测试x_test y_test 数据

def eval(model): # 返回的是这10个 测试数据的平均loss
    test_epoch_loss=[]
    with torch.no_grad():
        optimizer.zero_grad()
        for i in range(0,10):
            y_pre = model(x_test[i])
            y_tru=torch.Tensor([y_test[i]]).to(device)
            test_loss = loss_function(y_pre,y_tru)
            test_epoch_loss.append(test_loss.item())
    return mean(test_epoch_loss)

定义数组分别存放训练和测试的损失，对整个训练过程重复epochs次迭代，每一次迭代中，需要逐个将训练集中的个体放入模型进行训练，

epochs =100
sum_train_epoch_loss=[] # 存储每个epoch 下 训练train数据的loss
sum_test_epoch_loss=[]  # 存储每个epoch 下 测试 test数据的loss
for epoch in range(epochs):
    epoch_loss=[]
    for i in range(0,85):
        #清除网络先前的梯度值
        optimizer.zero_grad()
        y_pred = model(x_train[i])
        y_true=torch.Tensor([y_train[i]]).to(device)
        #训练过程中，正向传播生成网络的输出，计算输出和实际值之间的损失值
        print("y_pred:",y_pred,",y_true:",y_true)
        single_loss = loss_function(y_pred,y_true)
        epoch_loss.append(single_loss.item())
        single_loss.backward()#调用backward()自动生成梯度
        optimizer.step()#使用optimizer.step()执行优化器，把梯度传播回每个网络 

    train_epoch_loss=mean(epoch_loss)   
    test_epoch_loss=eval(model)#返回的是这10个 测试数据的平均loss
    sum_train_epoch_loss.append(train_epoch_loss)
    sum_test_epoch_loss.append(test_epoch_loss)
    print("epoch:"+str(epoch)+"  train_epoch_loss： "+str(train_epoch_loss)+"  test_epoch_loss: "+str(test_epoch_loss))