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python之TensorFlow 简单 XOR 示例不收敛

2024年10月01日34xiaohuochai

我有以下代码来学习一个简单的异或网络:

import tensorflow as tf 
import numpy as np 
 
def generate_xor(length=1000): 
    x = np.random.randint(0,2, size=(length,2)) 
    y = [] 
    for pair in x: 
        y.append(int(np.logical_xor(pair[0],pair[1]))) 
    return x, np.array(y) 
 
n_inputs = 2 
n_hidden = n_inputs*4 
n_outputs = 1 
 
 
x = tf.placeholder(tf.float32, shape=[1,n_inputs]) 
y = tf.placeholder(tf.float32, [1, n_outputs]) 
 
W = tf.Variable(tf.random_uniform([n_inputs, n_hidden],-1,1)) 
b = tf.Variable(tf.zeros([n_hidden])) 
 
W2 = tf.Variable(tf.random_uniform([n_hidden,n_outputs],-1,1)) 
b2 = tf.Variable(tf.zeros([n_outputs])) 
 
def xor_model(data): 
    x = data 
    hidden_layer = tf.nn.relu(tf.matmul(x,W)+b) 
    output = tf.nn.relu(tf.matmul(hidden_layer, W2)+b2) 
    return output 
 
xor_nn = xor_model(x) 
cost = tf.reduce_mean(tf.abs(xor_nn - y)) 
train_step = tf.train.AdagradOptimizer(0.05).minimize(cost) 
 
init = tf.initialize_all_variables() 
sess = tf.Session() 
sess.run(init) 
 
x_data,y_data = generate_xor(length=100000) 
errors = [] 
count = 0 
out_freq = 1000 
for xor_in, xor_out in zip(x_data,y_data): 
    _, err = sess.run([train_step, cost], feed_dict={x:xor_in.reshape(1,2), y:xor_out.reshape(1,n_outputs)}) 
    errors.append(err) 
    count += 1 
 
    if count == out_freq: 
        tol = np.mean(errors[-out_freq:]) 
        print tol 
        count = 0 
        if tol < 0.005: 
            break 
 
 
n_tests = 100 
correct = 0 
count = 0 
x_test, y_test = generate_xor(length=n_tests) 
for xor_in, xor_out in zip(x_test, y_test): 
    output = sess.run([xor_nn], feed_dict={x:xor_in.reshape(1,2)})[0] 
    guess = int(output[0][0]) 
    truth = int(xor_out) 
    if guess == truth: 
        correct += 1 
    count += 1 
    print "Model %d : Truth %d - Pass Rate %.2f" % (int(guess), int(xor_out), float(correct*100.0)/float(count)) 

但是,我无法让代码可靠地收敛。我尝试过改变隐藏层的大小,使用不同的优化器/步长以及不同的权重和偏差初始化。

我显然犯了一个基本错误。如果有人可以提供帮助,我将不胜感激。

编辑:

感谢 Prem 和 Alexander Svetkin,我设法发现了我的错误。首先,当我将它们转换为整数时,我没有四舍五入输出,这是一个小学生的错误。其次,我在不需要的输出层上有一个 relu - 复制和粘贴错误。第三,对于这个任务,relu 确实是一个糟糕的激活函数选择,使用 sigmoid 函数效果更好。

所以这样:

hidden_layer = tf.nn.relu(tf.matmul(x,W)+b) 
output = tf.nn.relu(tf.matmul(hidden_layer, W2)+b2) 

变成这样:

hidden_layer = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(x,W)+b) 
output = tf.matmul(hidden_layer, W2)+b2  

还有这个:

guess = int(output[0][0]) 

变成这样:

guess = int(output[0][0]+0.5) 

请您参考如下方法:

不是应该只返回输出层的激活函数而不是relu吗?

output = tf.matmul(hidden_layer, W2) + b2