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r语言神经网络

发布时间:2023-08-27 14:17:26

A. R语言可以搭建深度学习算法吗

<ul><li>深度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构。深度学习通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征表示。[1]
深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。基于深度置信网络(DBN)提出非监督贪心逐层训练算法,为解决深层结构相关的优化难题带来希望,随后提出多层自动编码器深层结构。此外Lecun等人提出的卷积神经网络是第一个真正多层结构学习算法,它利用空间相对关系减少参数数目以提高训练性能。[1]
深度学习是机器学习研究中的一个新的领域,其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据,例如图像,声音和文本。[2] </li></ul>

B. 如何在R语言中进行神经网络模型的建立

不能发链接,所以我复制过来了。

#载入程序和数据
library(RSNNS)
data(iris)
#将数据顺序打乱
iris <- iris[sample(1:nrow(iris),length(1:nrow(iris))),1:ncol(iris)]
#定义网络输入
irisValues <- iris[,1:4]
#定义网络输出,并将数据进行格式转换
irisTargets <- decodeClassLabels(iris[,5])
#从中划分出训练样本和检验样本
iris <- splitForTrainingAndTest(irisValues, irisTargets, ratio=0.15)
#数据标准化
iris <- normTrainingAndTestSet(iris)
#利用mlp命令执行前馈反向传播神经网络算法
model <- mlp(iris$inputsTrain, iris$targetsTrain, size=5, learnFunc="Quickprop", learnFuncParams=c(0.1, 2.0, 0.0001, 0.1),maxit=100, inputsTest=iris$inputsTest, targetsTest=iris$targetsTest)
#利用上面建立的模型进行预测
predictions <- predict(model,iris$inputsTest)
#生成混淆矩阵,观察预测精度
confusionMatrix(iris$targetsTest,predictions)
#结果如下:
# predictions
#targets 1 2 3
# 1 8 0 0
# 2 0 4 0
# 3 0 1 10

C. 60-R语言中的神经网络

《深度学习精要(基于R语言)》学习笔记

机器学习主要用于开发和使用那些从原始数据中学习、总结出来的用于进行预测的算法。
深度学习是一种强大的多层架构,可以用于模式识别、信号检测以及分类或预测等多个领域。
神经网络包括一系列的神经元,或者叫作节点,它们彼此连结并处理输入。神经元之间的连结经过加权处理,权重取决于从数据中学习、总结出的使用函数。一组神经元的激活和权重(从数据中自适应地学习)可以提供给其他的神经元,其中一些最终神经元的激活就是预测。
经常选择的激活函数是sigmoid函数以及双曲正切函数tanh,因为径向基函数是有效的函数逼近,所以有时也会用到它们。
权重是从每个隐藏单元到每个输出的路径,对第i个的输出通过(w_i)表示。如创建隐藏层的权重,这些权重也是从数据中学习得到的。分类会经常使用一种最终变换,softmax函数。线性回归经常使用恒等(identity)函数,它返回输入值。权重必须从数据中学习得到,权重为零或接近零基本上等同于放弃不必要的关系。

R中神经网络相关包:

一旦集群完成初始化,可以使用R或本地主机(127.0.0.1:54321)提供的Web接口与它连接。

如果数据集已经加载到R,使用as.h2o()函数:

如果数据没有载入R,可以直接导入到h2o中:

也可以直接导入网络上的文件

导入基于图片识别手写体数字,数据集的每一列(即特征),表示图像的一个像素。每张图像都经过标准化处理,转化成同样的大小,所以所有图像的像素个数都相同。第一列包含真实的数据标签,其余各列是黑暗像素的值,它用于分类。

使用caret包训练模型:

生成数据的一组预测,查看柱状图:

跟训练集数据柱状图对比,很明显模型不是最优的。
通过混淆矩阵检查模型性能:

No Information Rate(无信息率)指不考虑任何信息而仅仅通过猜测来决定最频繁的类的准确度期望。在情形“1”中,它在11.16%的时间中发生。P值(P-Value [Acc > NIR])检验了观测准确度(Accuracy : 0.3674)是否显著不同于无信息率(11.16%)。
Class: 0的灵敏度(Sensitivity)可以解释为:89.07%的数字0被正确地预测为0。特异度(Specificity)可以解释为:95.14%的预测为非数字0被预测为不是数字0。
检出率(Detection Rate)是真阳性的百分比,而最后的检出预防度(detection prevalence)是预测为阳性的实例比例,不管它们是否真的为阳性。
平衡准确度(balanced accuracy)是灵敏度和特异度的平均值。

接下来我们通过增加神经元的个数来提升模型的性能,其代价是模型的复杂性会显著增加:

隐藏神经元的数量从5个增加到10个,样本内性能的总准确度从36.74% 提升到了 65.4%。我们继续增加隐藏神经元的数量:

增加到40个神经元后准确度跟10个神经元的一样,还是65.4%。如果是商业问题,还需要继续调节神经元的数量和衰变率。但是作为学习,模型对数字9的表现比较差,对其他数字都还行。

RSNNS包提供了使用斯图加特神经网络仿真器(Stuttgart Neural Network Simulator , SNNS)模型的接口,但是,对基本的、单隐藏层的、前馈的神经网络,我们可以使用mlp()这个更为方便的封装函数,它的名称表示多层感知器(multi-layer perceptron)。
RSNNS包要求输入为矩阵、响应变量为一个哑变量的 矩阵 ,因此每个可能的类表示成矩阵列中的 0/1 编码。

通过decodeClassLabels()函数可以很方便的将数据转换为哑变量矩阵。

预测结果的值为1-10,但是实际值为0-9,所以在生成混淆矩阵时,需要先减去1:

RSNNS包的学习算法使用了相同数目的隐藏神经元,计算结果的性能却有极大提高。
函数I()有两个作用:
1.在对data.frame的调用中将对象包含在I()中来保护它,防止字符向量到factor的转换和名称的删除,并确保矩阵作为单列插入。
2.在formula函数中,它被用来禁止将“+”、“-”、“*”和“^”等运算符解释为公式运算符,因此它们被用作算术运算符。

从RSNNS包返回的预测值(pred.ml4)中可以看到,一个观测可能有40%的概率成为“5”,20%的概率成为“6”,等等。最简单的方法就是基于高预测概率来对观测进行分类。RSNNS包有一种称为赢者通吃(winner takes all,WTA)的方法,只要没有关系就选择概率最高的类,最高的概率高于用户定义的阈值(这个阈值可以是0),而其他类的预测概率都低于最大值减去另一个用户定义的阈值,否则观测的分类就不明了。如果这两个阈值都是0(缺省),那么最大值必然存在并且唯一。这种方法的优点是它提供了某种质量控制。
但是在实际应用中,比如一个医学背景下,我们收集了病人的多种生物指标和基因信息,用来分类确定他们是否健康,是否有患癌症的风险,是否有患心脏病的风险,即使有40%的患癌概率也需要病人进一步做检查,即便他健康的概率是60%。RSNNS包中还提供一种分类方法称为“402040”,如果一个值高于用户定义的阈值,而所有的其他值低于用户定义的另一个阈值。如果多个值都高于第一个阈值,或者任何值都不低于第二个阈值,我们就把观测定性为未知的。这样做的目的是再次给出了某种质量控制。

“0”分类表示未知的预测。

通常来说,过拟合指模型在训练集上的性能优于测试集。过拟合发生在模型正好拟合了训练数据的噪声部分的时候。因为考虑了噪声,它似乎更准确,但一个数据集和下一个数据集的噪声不同,这种准确度不能运用于除了训练数据之外的任何数据 — 它没有一般化。
使用RSNNS模型对样本外数据预测:

模型在第一个5000行上的准确度为85.1%,在第二个5000行上的准确度减少为80%,损失超过5%,换句话说,使用训练数据来评价模型性能导致了过度乐观的准确度估计,过度估计是5%。
这个问题我们后面再处理。

D. R语言做神经网络,多个输入多个输出的命令怎么写

net=newff(minmax(p),[3,5,4],{'tansig','purelin','logsig'},'trainlm');
net.trainParam.goal= 0.00001;
net.trainParam.epochs= 10000;
net= train(net,p,t);
Y=sim(net,p);
隐含层数通常取输入层数的1.2~1.5倍,但隐含层数增加相对训练效果会好些。
输出结果是根据你的T决定的,你这个如果训练效果好的话输出值的和就为1。

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