卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練方法精選(九篇)

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第1篇：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練方法范文

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；器材管理；深度信念網(wǎng)絡(luò)；效率；損耗

1.引言

深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的延伸和進(jìn)一步發(fā)展，它基于機(jī)器學(xué)習(xí)，從廣義上講是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種，但與機(jī)器學(xué)習(xí)有較大不同，深度學(xué)習(xí)的模型和人腦皮層結(jié)構(gòu)有較大相似，從某種意義上講，深度學(xué)習(xí)是智能學(xué)習(xí)，可對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理[1]。深度學(xué)習(xí)模型既可以作為特征提取器，也可以用作特征分類器，并且二者可以同時(shí)應(yīng)用，直接得到想要的分類結(jié)果。器材有成千上萬種，每種器材的性能、數(shù)量、有效期、生產(chǎn)廠家這些基本要素Ю戳舜罅康氖據(jù)，而深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于大數(shù)據(jù)挖掘方面，實(shí)踐中已經(jīng)取得較好的效果?，F(xiàn)在是一個(gè)“大數(shù)據(jù)+深度學(xué)習(xí)”的時(shí)代。本文研究在器材管理中如何運(yùn)用深度學(xué)習(xí)，來探尋器材管理中蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律，通過得出的管理規(guī)則進(jìn)行器材管理，來提高器材管理的信息化水平。

2.深度學(xué)習(xí)的典型模型

深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)是受限玻爾茲曼機(jī)（RBM），玻爾茲曼機(jī)（ BM）可以認(rèn)為是一種能量模型。即參數(shù)空間中每一種情況均有一個(gè)標(biāo)量形式的能量與之對(duì)應(yīng)。對(duì)全連通玻爾茲曼機(jī)進(jìn)行簡化，其限制條件是在給定可見層或者隱層中的其中一層后，另一層的單元彼此獨(dú)立，即為受限玻爾茲曼機(jī)。深度學(xué)習(xí)的典型模型主要有：自動(dòng)編碼器（AE），卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）三種[2]。

（1）自動(dòng)編碼器

自編碼器的基本原理：將輸入的原始信號(hào)進(jìn)行編碼，使用編碼得到的新信號(hào)重建原始信號(hào)，求得重建的元信號(hào)與原始信號(hào)相比重建誤差最小。它的優(yōu)點(diǎn)是可以有效的提取信號(hào)中的主要特征，減少信息冗余，提高信息處理效率。模式分類中經(jīng)常用到的以下方法：K均值聚類、稀疏編碼、主成分分析等均可理解為是一個(gè)自動(dòng)編碼器。

（2）卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）善于提取數(shù)據(jù)局部特征，模型復(fù)雜度較低，權(quán)值的數(shù)量較少，它組合局部感受野（滑動(dòng)窗口）、權(quán)重共享（減少自由參數(shù)數(shù)量）、和空間或時(shí)間上的子采樣這3 種結(jié)構(gòu)去確保平移和變形上的不變性。

（3）深度信念網(wǎng)絡(luò)

深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）主要采用貪婪逐層訓(xùn)練方法。簡言之通過預(yù)先訓(xùn)練與反向調(diào)節(jié)來訓(xùn)練整個(gè)DBN網(wǎng)絡(luò)：在預(yù)先訓(xùn)練階段，先逐個(gè)訓(xùn)練每一個(gè)受限玻爾茲曼機(jī)RBM，逐層疊加，并將下一層的RBM 的輸出作為上一層RBM 的輸入； 在反向調(diào)節(jié)階段可以采用BP訓(xùn)練，通過誤差函數(shù)進(jìn)行反向調(diào)節(jié).

3.基于深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）的器材管理方法

器材管理的目的是在最大器材利用率下所用資金最少，耗費(fèi)管理人員精力最少。從模型分析上來說，這是一個(gè)求最優(yōu)化模型的問題。深度信念網(wǎng)絡(luò)在求取最優(yōu)化方面具有一定的優(yōu)越性。深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）的優(yōu)點(diǎn)：（1）采用并行結(jié)構(gòu)，可同時(shí)處理多組數(shù)據(jù)，計(jì)算效率得到較大提升，對(duì)處理大數(shù)據(jù)有優(yōu)勢(shì)；（2）可以用較小的模型參數(shù)波動(dòng)得到較高的分類結(jié)果，模型穩(wěn)定性較好[3]。

對(duì)器材管理者來說如何制定性價(jià)比最高的器材采購方案，最優(yōu)的器材下發(fā)方案，最優(yōu)的器材存儲(chǔ)方案是急需解決的三個(gè)問題。

器材采購方案：其制定主要基于器材的價(jià)格，儲(chǔ)存年限，采購批次，采購量，售后服務(wù)等因素，針對(duì)每種器材的上述指標(biāo)進(jìn)行量化打分，再根據(jù)每種器材的側(cè)重點(diǎn)分配量化系數(shù)，整合成10種數(shù)據(jù)輸入。將這些數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）中得出每種器材的采購點(diǎn)數(shù)，根據(jù)點(diǎn)數(shù)決定采購的器材數(shù)量、品種、規(guī)格和型號(hào)。

器材的下發(fā)方案：器材的下發(fā)要考慮不同單位的需求，現(xiàn)有庫存情況，近期器材補(bǔ)充情況，近期大項(xiàng)工作需求情況，根據(jù)不同情況對(duì)不同單位，不同器材，具體工作設(shè)定不同顏色的標(biāo)簽，通過標(biāo)簽整合，將這些數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）中得到具體的下?lián)芊桨浮?/p>

器材儲(chǔ)存方案：儲(chǔ)存主要包括使用單位庫存情況，倉庫庫存情況，供貨單位協(xié)議代儲(chǔ)情況，運(yùn)用深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）對(duì)器材消耗情況進(jìn)行分析，進(jìn)而得出，單位庫存的數(shù)質(zhì)量，使用單位庫存的數(shù)質(zhì)量，供貨單位協(xié)議代儲(chǔ)數(shù)質(zhì)量，使三者處于一個(gè)最優(yōu)化狀態(tài)，既不影響使用，又可降低庫存空間的需求，減少資金占用。

4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文采用深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）對(duì)1000種器材采購、運(yùn)輸、庫存、消耗使用以及不同品牌的通用器材采購成本進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，通過深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）的優(yōu)化，采購效率提高10%，運(yùn)輸時(shí)間縮短20%，庫存量降低15%，使用消耗準(zhǔn)確度提高5%，采購成本降低18%。

5. 未來發(fā)展與展望

深度學(xué)習(xí)方法在器材管理中的應(yīng)用還處于初步探索之中，但是初步運(yùn)用表明，其在“大數(shù)據(jù)+云計(jì)算”時(shí)代，對(duì)提高器材管理的信息化水平具有較大的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，用于器材管理的深度學(xué)習(xí)模型，還較為簡單，還有進(jìn)一步發(fā)展的空間，實(shí)踐應(yīng)用中對(duì)器材數(shù)據(jù)特征的提取還有待加強(qiáng)，只有深刻的理解器材管理的特征及需求，才能有針對(duì)性的建立模型，提高模型的可靠性和有效性。使器材管理水平更上一層樓，使器材管理跟上信息化發(fā)展的步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫志軍，薛磊，許陽明.基于深度學(xué)習(xí)的邊際Fisher分析特征提取算法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2013，35（4）：805-811.

[2] 孫志軍，薛磊，許陽明，等.深度學(xué)習(xí)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究， 2012， 29（ 8） ： 2806 - 2810.

[3] 胡曉林，朱軍.深度學(xué)習(xí)―――機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[J].中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊， 2013，9（ 7） ： 64 - 69.

作者簡介：

康克成（1981.04-）河北昌黎人，研究生，碩士，工程師，中國人民92819部隊(duì)，研究方向：信息與通信工程；

王強(qiáng)（1981.02-）山東膠州人，本科，助理工程師，中國人民92819部隊(duì)，研究方向：裝備管理；