利用DAG网络进行深度学习

前言

创建神经网络有两种方式,使用APP:Deep NetworkDesigner,以及利用函数创建深度神经网络。

利用DAG网络创建神经网络,也属于使用函数创建神经网络的方式。DAG网络用于创建具有更为复杂体系结构的神经网络(残差网络就是一种典型的DAG网络),其中,网络中的每一层均为有向无环图,各层可以有来自其他层的多个输入和多个输出。

创建DAG网络时,常用的函数如下:

创建DAG网络时的常用函数

例子:创建一个识别手写字的DNG网络

1. 创建具有复杂结构的DAG网络

(1)首先,创建网络的主干。用layerGraph函数创建图层,用plot可视化该图层。

注意,additionLayer(2,'Name','add')层有两个输入,即 'in1'和'in2'。而此时additionLayer的 'in1'已经存在, in1= relu_3。


创建DAG网络的主干
创建图层,并将其可视化
Fig.1. 可视化DAG网络的主干

(2)创建一个1x1的卷积层,并将其添加到DAG网络中,将其可视化。

注意,卷积层skipConv的特征数为32,与relu_3层一致(其上面的卷积层conv_3有32个特征数),从而使得add层可以叠加 skipConv层和relu_3层的输出。

创建1x1的卷积层,并添加到DAG网络中
Fig. 2. 可视化添加一个卷积层的DAG网络

(3)创建 relu_1 层到 add 层的连接。可视化图层

连接DAG网络的分支与主干
Fig. 3. 可视化具有复杂结构的DAG网络

2. 利用创建好的DAG网络去训练和验证手写字

(1)加载手写字的训练集和测试集

手写字的训练集和测试集

(2)设置训练参数,训练神经网络。

注意,每迭代ValidationFrequency次,trainNetwork用验证集验证一次网络。

定义训练参数,训练该DAG网络

网络的训练过程:

网络的训练过程

查看训练的DAG网络属性。

查看训练的网络属性

(3)验证训练得到的网络。

可以看出,网络精度很高。

其中,classify是用训练好的网络进行分类。

验证网络的精度
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