如何在 Matlab 中改进神经网络中的数字识别预测？

Posted 2023-03-13

【中文标题】如何在 Matlab 中改进神经网络中的数字识别预测？

【英文标题】：How to improve digit recognition prediction in Neural Networks in Matlab?

【发布时间】：2016-09-28 10:08:04

【问题描述】：

我已经使用神经网络进行了数字识别（56x56 位），但我在测试集上获得了 89.5% 的准确率，在训练集上获得了 100% 的准确率。我知道使用这个训练集可以在测试集上获得 >95% 的数据。有什么方法可以改善我的训练，以便我能得到更好的预测？将迭代次数从 300 次更改为 1000 次给了我 +0.12% 的准确度。我的文件大小也受到限制，因此不可能增加节点数量，但如果是这种情况，也许我可以从输入层中删除一些像素/节点。

训练我正在使用：

输入层：3136 个节点 隐藏层：220 个节点 标签：36 lambda=0.1 的正则化成本函数 fmincg 计算权重（1000 次迭代）

【问题讨论】：

你用什么方法来训练你的网络？

正如我在主题中所说：fmincg。就像fminunc，但人们说它更好。

你是怎么得出这些参数的？你在使用交叉验证吗？

没有使用交叉验证。我从像素数（56x56）中获得的输入，隐藏节点非常随机（想从公式中获取它们：sqrt（输入*标签），但它太高而无法适应文件大小限制），lambda 是随机的也是（正在选择：1、0.1、0.01）。和迭代 - 越多越好还是我错了？

我会使用大量的迭代。将我的训练数据分成至少 80% 到 20% 的两部分。将第一部分作为训练提供给网络。然后用第二部分测试网络（不做任何权重更新）并计算误差。重复此操作，直到您的测试错误停止减少。否则，如果你只是用你的训练数据训练网络直到误差最小，你就会过拟合。

【参考方案1】：

正如 cmets 中提到的，最简单和最有前途的方法是切换到卷积神经网络。但是使用您当前的模型，您可以：

添加更多层，每个层使用更少的神经元，这会增加学习能力，并且应该会稍微提高准确性。问题是您可能会开始过度拟合。使用正则化来解决这个问题。

使用batch Normalization (BN)。虽然您已经在使用正则化，但 BN 可以加速训练并进行正则化，并且是一种特定于 NN 的算法，可能效果更好。

合奏。在同一数据集上训练多个 NN，但初始化不同。这将产生略有不同的分类器，您可以组合它们的输出以稍微提高准确性。

交叉熵损失。你没有提到你正在使用什么损失函数，如果它不是交叉熵，那么你应该开始使用它。所有的高精度分类器都使用交叉熵损失。

切换到反向传播和随机梯度下降。我不知道使用不同优化算法的效果，但反向传播可能会优于您当前使用的优化算法，您可以将其与其他优化器（例如 Adagrad 或 ADAM）结合使用。

其他可能提高准确度的小改动包括更改激活函数（如 ReLU）、在每个 epoch 后打乱训练样本以及进行数据增强。