Função de custo de computação para uma rede neural

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Pergunta

Eu estou em semana de 5 de Andrew Ng Máquina do Curso de Aprendizagem no Coursera. Eu estou trabalhando através da atribuição de programação em Matlab para esta semana, e optei por usar um loop for implementação para calcular o custo de J. Aqui é a minha função.

function [J grad] = nnCostFunction(nn_params, ...
                                   input_layer_size, ...
                                   hidden_layer_size, ...
                                   num_labels, ...
                                   X, y, lambda)
%NNCOSTFUNCTION Implements the neural network cost function for a two layer
%neural network which performs classification
%   [J grad] = NNCOSTFUNCTON(nn_params, hidden_layer_size, num_labels, ...
%   X, y, lambda) computes the cost and gradient of the neural network. The
%   parameters for the neural network are "unrolled" into the vector
%   nn_params and need to be converted back into the weight matrices. 

% Reshape nn_params back into the parameters Theta1 and Theta2, the weight matrices
% for our 2 layer neural network

Theta1 = reshape(nn_params(1:hidden_layer_size * (input_layer_size + 1)), ...
                 hidden_layer_size, (input_layer_size + 1));

Theta2 = reshape(nn_params((1 + (hidden_layer_size * (input_layer_size + 1))):end), ...
                 num_labels, (hidden_layer_size + 1));


% Setup some useful variables
m = size(X, 1);

% add bias to X to create 5000x401 matrix
X = [ones(m, 1) X];
         
% You need to return the following variables correctly 
J = 0;
Theta1_grad = zeros(size(Theta1));
Theta2_grad = zeros(size(Theta2));


% initialize summing terms used in cost expression
sum_i = 0.0;

% loop through each sample to calculate the cost
for i = 1:m

    % logical vector output for 1 example
    y_i = zeros(num_labels, 1);
    class = y(m);
    y_i(class) = 1;
    
    % first layer just equals features in one example 1x401
    a1 = X(i, :);
    
    % compute z2, a 25x1 vector
    z2 = Theta1*a1';
    
    % compute activation of z2
    a2 = sigmoid(z2);
    
    % add bias to a2 to create a 26x1 vector
    a2 = [1; a2];
    
    % compute z3, a 10x1 vector
    z3 = Theta2*a2;
    
    %compute activation of z3. returns output vector of size 10x1
    a3 = sigmoid(z3);
    h = a3;
    
    % loop through each class k to sum cost over each class
    for k = 1:num_labels        
        
        % sum_i returns cost summed over each class
        sum_i = sum_i + ((-1*y_i(k) * log(h(k))) - ((1 - y_i(k)) * log(1 - h(k))));
        
    end
        
end

J = sum_i/m;

Eu entendo que um vetorizados implementaion de que isso seria mais fácil, mas eu não entendo por que essa implementação é errado. Quando num_labels = 10, a função de saídas J = 8.47, mas o custo esperado é 0.287629. Eu calculado J a partir desta fórmula. Eu sou mal-entendido a computação? Meu entendimento é que cada exemplo de formação do custo para cada uma das 10 classes são calculados, em seguida, o custo para todas as 10 classes para cada exemplo são somados juntos. É que incorreta? Ou será que eu não implementar isso no meu código corretamente? Obrigado antecipadamente.

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o problema é na fórmula que está a implementação de

esta expressão ((-1*y_i(k) * log(h(k))) - ((1 - y_i(k)) * log(1 - h(k)))); representar a perda em caso de classificação binária porque você simplesmente tem 2 classes por isso

  1. y_i is 0 so (1 - yi) = 1
  2. y_i is 1 so (1 - yi) = 0

então, basicamente você levar em conta apenas o destino de classe de probabilidade.

como sempre no caso de 10 rótulos como você menciona (y_i) ou (1 - yi) não é necessário de um deles para ser 0 e o outro ser de 1

você deve corrigir a perda de função implementação, de forma que você só leva em conta a probabilidade da classe de destino só que nem todas as outras classes.

2021-11-22 23:54:56
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O meu problema é com a indexação. Em vez de dizer class = y(m) ele deve ser class = y(i) desde i é o índice e m é de 5000 a partir do número de linhas em que os dados de treinamento.

2021-11-23 03:53:01

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