TensorFlow的运行方式
TensorFlow的运行方式分如下4步:加载数据以及定义超参数。构建网络。训练模型。评估模型和进行预测。 下面以一个神经网络为例,讲解TensorFlow的运行方式。在这个例子中,我们构造一个满足一元二次函数y = ax^2 + b的原始数据,然后构造一个最简单的神经网络(仅包含一个输入层、一个隐藏层和一个输出层)。通过TensorFlow将隐藏层和输出层的weights和biases的值
TensorFlow
的运行方式分如下4
步:
- 加载数据以及定义超参数。
- 构建网络。
- 训练模型。
- 评估模型和进行预测。
下面以一个神经网络为例,讲解TensorFlow
的运行方式。在这个例子中,我们构造一个满足一元二次函数y = ax^2 + b
的原始数据,然后构造一个最简单的神经网络(仅包含一个输入层、一个隐藏层和一个输出层)。通过TensorFlow
将隐藏层和输出层的weights
和biases
的值学习出来,看看随着训练的增加,损失值是不是在不断地减小。
生成以及加载数据
首先来生成输入数据,假设最后要学习的方程为y = x^2 - 0.5
,我们来构造满足这个方程的一堆x
和y
,同时加上一些不满足方程的噪声点:
import tensorflow as tf
import numpy as np
# 为了使点更密集一些,我们构建了300个点,分布在“-1”到1区间,直接采用np生成
# 等差数列的方法,并将结果为300个点的一维数组,转换为“300 * 1”的二维数组
x_data = np.linspace(-1, 1, 300)[:, np.newaxis]
# 加入一些噪声点,使它与x_data的维度一致,并且均为均值为0,方差为0.05的正态分布
noise = np.random.normal(0, 0.05, x_data.shape)
y_data = np.square(x_data) - 0.5 + noise # y = x^2 - 0.5 + 噪声
接下来定义x
和y
的占位符来作为将要输入神经网络的变量:
xs = tf.placeholder(tf.float32, [None, 1])
ys = tf.placeholder(tf.float32, [None, 1])
构建网络模型
我们这里需要构建一个隐藏层和一个输出层。作为神经网络中的层,输入的参数应该有4
个变量:输入数据、输入数据的维度、输出数据的维度和激活函数。每一层经过向量化(y = weights * x + biases
)的处理,并且经过激活函数的非线性处理后,最终得到输出数据。
接下来定义隐藏层和输出层:
def add_layer(inputs, in_size, out_size, activation_function=None):
# 构建权重:“in_size * out_size”大小的矩阵
weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size, out_size]))
# 构建偏置:“1 * out_size”的矩阵
biases = tf.Variable(tf.zeros([1, out_size]) + 0.1)
Wx_plus_b = tf.matmul(inputs, weights) + biases # 矩阵相乘
if activation_function is None:
out_puts = Wx_plus_b
else:
out_puts = activation_function(Wx_plus_b)
return out_puts # 输出得到的数据
# 构建隐藏层,假设隐藏层有20个神经元
h1 = add_layer(xs, 1, 20, activation_function=tf.nn.relu)
# 构建输出层,假设输出层和输入层一样,有一个神经元
prediction = add_layer(h1, 20, 1, activation_function=None)
接下来需要构建损失函数:计算输出层的预测值和真实值间的误差,对二者差的平方求和,然后再取平均,得到损失函数。运用梯度下降法,以0.1
的效率最小化损失:
# 计算预测值和真实值间的误差
loss = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(tf.square(ys - prediction), reduction_indices=[1]))
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)
训练模型
我们让TensorFlow
训练1000
次,每50
次输出训练的损失值:
init = tf.global_variables_initializer()
sess = tf.Session()
sess.run(init)
for i in range(1000):
sess.run(train_step, feed_dict={xs: x_data, ys: y_data})
if i % 50 == 0: # 每50次打印出一次损失值
print(sess.run(loss, feed_dict={xs: x_data, ys: y_data}))
以上就是最简单的利用TensorFlow
的神经网络训练一个模型的过程,目标就是要训练出权重值来使模型拟合y = x^2 - 0.5
的系数1
和-0.5
。通过损失值越来越小的现象,可以看出训练的参数越来越逼近目标结果。

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