「ゼロから作るDeep Learning」自習メモ（その１０の２）重みの初期値

「ゼロから作るDeep Learning」(斎藤 康毅　著　オライリー・ジャパン刊)を読んでいる時に、参照したサイト等をメモしていきます。　その１０ ← →その１１

##MNIST データセットによる更新手法の比較　で使っているソースコードch06/optimizer_compare_mnist.py　を少し変えて、初期値の設定方法を何通りかためしてみた。

# coding: utf-8
import os
import sys
sys.path.append(os.pardir)  # 親ディレクトリのファイルをインポートするための設定
import matplotlib.pyplot as plt
from dataset.mnist import load_mnist
from common.util import smooth_curve
from common.multi_layer_net import MultiLayerNet
from common.optimizer import *

# 0:MNISTデータの読み込み==========
(x_train, t_train), (x_test, t_test) = load_mnist(normalize=True)

train_size = x_train.shape[0]
batch_size = 128
max_iterations = 2000

# 1:実験の設定==========
optimizers = {}
optimizers['SGD'] = SGD()
optimizers['Momentum'] = Momentum()
optimizers['AdaGrad'] = AdaGrad()
optimizers['Adam'] = Adam()
#optimizers['RMSprop'] = RMSprop()

networks = {}
train_loss = {}
for key in optimizers.keys():
    networks[key] = MultiLayerNet(
        input_size=784, hidden_size_list=[100, 100, 100, 100],
        output_size=10,
        activation='relu',weight_init_std='relu', 
        weight_decay_lambda=0)
    train_loss[key] = []    

# 2:訓練の開始==========
for i in range(max_iterations):
    batch_mask = np.random.choice(train_size, batch_size)
    x_batch = x_train[batch_mask]
    t_batch = t_train[batch_mask]
    
    for key in optimizers.keys():
        grads = networks[key].gradient(x_batch, t_batch)
        optimizers[key].update(networks[key].params, grads)
    
        loss = networks[key].loss(x_batch, t_batch)
        train_loss[key].append(loss)

#テストデータで評価
x = x_test
t = t_test

for key in optimizers.keys():
    network = networks[key]

    y = network.predict(x)

    accuracy_cnt = 0
    for i in range(len(x)):
        p= np.argmax(y[i])
        if p == t[i]:
            accuracy_cnt += 1

    print(key + " Accuracy:" + str(float(accuracy_cnt) / len(x))) 

####活性化関数に'relu'を指定、「Heの初期値」を設定

activation='relu', weight_init_std='he', 

テストデータを処理した結果

SGD Accuracy:0.9325
Momentum Accuracy:0.966
AdaGrad Accuracy:0.9707
Adam Accuracy:0.972

####活性化関数に'sigmoid'を指定、「Xavierの初期値」を設定

activation='sigmoid', weight_init_std='xavier', 

テストデータを処理した結果

SGD Accuracy:0.1135
Momentum Accuracy:0.1028
AdaGrad Accuracy:0.9326
Adam Accuracy:0.9558

SGDとMomentumが、ひどく認識率が落ちたので、バッチの回数を10000にしてみた。

SGD Accuracy:0.1135
Momentum Accuracy:0.9262
AdaGrad Accuracy:0.9617
Adam Accuracy:0.9673

Momentumの認識率はそこそこまで上がったが、SGDはまったくダメ。

###活性化関数に'relu'を指定、標準偏差が0.01 の正規分布を初期値に設定

activation='relu', weight_init_std=0.01, 

テストデータを処理した結果

SGD Accuracy:0.1135
Momentum Accuracy:0.1135
AdaGrad Accuracy:0.9631
Adam Accuracy:0.9713

SGDとMomentumは、まったく学習できていないようだ。

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