图卷积神经网络怎么设置

㈠ 如何绘制神经网络图-如何用visio画卷积神经网络图。图形类似下图所示

1. 打开Visio软件，选择“网络”类别，选择一个适合的神经网络图模板，此处选择“基本网络图”。
2. 了解Visio的基本功能，开始绘制简单的网络连接图。
3. 首先绘制一个路由器和一个交换机。
4. 接着添加一台PC机，完成基本网络设备的布局。
5. 使用“连线工具”连接这些设备，当鼠标悬停在带有“x”的点上时，点会变红，表示这是当前的连接点。
6. 将三个设备正确连接后，一个基础的网络图就完成了。
7. 对于使用MATLAB创建神经网络结构图，先提供一个示例以帮助理解神经网络应用的实现。
8. 创建一个前馈网络，设置输入向量x和目标向量y，这里x为1到5的序列，y为一个相应的数值向量。
9. 创建一个前馈神经网络，使用最小-最大归一化方法处理输入数据，并定义两个隐层，分别是20个神经元的层和1个神经元的输出层，激活函数分别为tansig和purelin。
10. 使用L-M（Levenberg-Marquardt）优化算法训练网络，设置最大迭代次数为500，学习率为10的-6次方。
11. 训练BP（Back Propagation）神经网络，得到训练后的网络结构、训练记录和网络输出。
12. 计算仿真误差，使用mse函数得到均方误差。
13. 绘制仿真结果曲线，将训练数据和网络输出数据 plot在一起。
14. 尝试使用Visio绘制卷积神经网络图，发现除了最左边的变形图片外，其余部分可以较好实现。
15. 在Visio中使用具有透视效果的块图形，通过调整透视角度的红点来获得合适的视图。
16. 使用Ctrl+鼠标左键拖拽复制块，并进行大小和位置的细致调整，最终得到如图所示的神经网络图。

㈡ 如何用visio画卷积神经网络图。图形类似下图所示

大概试了一下用visio绘制这个图，除了最左面的变形图片外其余基本可以实现（那个图可以考虑用其它图像处理软件比如Photoshop生成后插入visio），visio中主要用到的图形可以在更多形状-常规-具有透视效果的块中找到块图形，拖入绘图区后拉动透视角度调节的小红点进行调整直到合适为止，其余的块可以按住ctrl+鼠标左键进行拉动复制，然后再进行大小、位置仔细调整就可以了，大致绘出图形示例如下图所示：

㈢ 卷积神经网络参数解析

（1）现象：

        （1-1）一次性将batch数量个样本feed神经网络，进行前向传播；然后再进行权重的调整，这样的一整个过程叫做一个回合（epoch），也即一个batch大小样本的全过程就是一次迭代。

        （1-2）将训练数据分块，做成批(batch training)训练可以将多个训练数据元的loss function求和，使用梯度下降法，最小化 求和后的loss function ，进而对神经网络的参数进行优化更新

（2）一次迭代：包括前向传播计算输出向量、输出向量与label的loss计算和后向传播求loss对权重向量 w 导数（梯度下降法计算），并实现权重向量 w 的更新。

（3）优点：

        （a）对梯度向量（代价函数对权值向量 w 的导数）的精确估计，保证以最快的速度下降到局部极小值的收敛性；一个batch一次梯度下降；

        （b）学习过程的并行运行；

        （c）更加接近随机梯度下降的算法效果；

        （d）Batch Normalization 使用同批次的统计平均和偏差对数据进行正则化，加速训练，有时可提高正确率 [7]

（4）现实工程问题：存在计算机存储问题，一次加载的batch大小受到内存的影响；

（5）batch参数选择：

        （5-1）从收敛速度的角度来说，小批量的样本集合是最优的，也就是我们所说的mini-batch，这时的batch size往往从几十到几百不等，但一般不会超过几千

        （5-2）GPU对2的幂次的batch可李丛核以发挥更佳的性能，因此设置成16、32、64、128...时往往要比设置为整10、整100的倍数时表现更优

    （6）4种加速批郑槐梯度下降的方法 [8] ：

        （6-1）使用动量－使用权重的 速度 而非 位置 来改变权重。

        （6-2）针对不同权重参数使用不同学习率。

        （6-3）RMSProp－这是Prop 的均方根 ( Mean Square ) 改进形式，Rprop 仅仅使用梯度的符号，RMSProp 是其针对 Mini-batches 的平均化版本

        （6-4）利用曲率信息的最优化方法。

（1）定义：运用梯度下降算法优化loss成本函数时，权重向量的更新规则中，在梯度项前会乘以一个系数，这个系数就叫学习速率η

（2）效果：

        （2-1）学习率η越小，每次迭代权值向量变化小，学习速度慢，轨迹在权值空间中较光滑，收敛慢；

        （2-2）学习率η越大，每次迭代权值向量变化大，学习速度快，但是有可能使变化处于震荡中，无法收敛；

    （3）处理方法：

        （3-1）既要加快学习速度又要保持稳定的方法修改delta法哪掘则，即添加动量项。

    （4）选择经验：

        （4-1）基于经验的手动调整。 通过尝试不同的固定学习率，如0.1, 0.01, 0.001等，观察迭代次数和loss的变化关系，找到loss下降最快关系对应的学习率。

        （4-2）基于策略的调整。

                （4-2-1）fixed 、exponential、polynomial

                （4-2-2）自适应动态调整。adadelta、adagrad、ftrl、momentum、rmsprop、sgd

    （5）学习率η的调整：学习速率在学习过程中实现自适应调整（一般是衰减）

        （5-1）非自适应学习速率可能不是最佳的。

        （5-2）动量是一种自适应学习速率方法的参数，允许沿浅方向使用较高的速度，同时沿陡峭方向降低速度前进

        （5-3）降低学习速率是必要的，因为在训练过程中，较高学习速率很可能陷入局部最小值。

参考文献：

[1]  Simon Haykin. 神经网络与机器学习[M]. 机械工业出版社, 2011.

[2]   训练神经网络时如何确定batch的大小？

[3]   学习笔记：Batch Size 对深度神经网络预言能力的影响  

[4]   机器学习算法中如何选取超参数：学习速率、正则项系数、minibatch size.  http://blog.csdn.net/u012162613/article/details/44265967

[5]   深度学习如何设置学习率 . http://blog.csdn.net/mao_feng/article/details/52902666

[6]   调整学习速率以优化神经网络训练. https://zhuanlan.hu.com/p/28893986

[7]   机器学习中用来防止过拟合的方法有哪些？

[8]   Neural Networks for Machine Learning by Geoffrey Hinton .

[9]   如何确定卷积神经网络的卷积核大小、卷积层数、每层map个数

[10]   卷积神经网络的卷积核大小、卷积层数、每层map个数都是如何确定下来的呢？