多层感知机的简洁实现

:label:sec_mlp_concise

本节将介绍(通过高级API更简洁地实现多层感知机)。

from d2l import mxnet as d2l
from mxnet import gluon, init, npx
from mxnet.gluon import nn
npx.set_np()

#@tab pytorch
from d2l import torch as d2l
import torch
from torch import nn

#@tab tensorflow
from d2l import tensorflow as d2l
import tensorflow as tf

#@tab paddle
from d2l import paddle as d2l
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")
import paddle
from paddle import nn

模型

与softmax回归的简洁实现（ :numref:sec_softmax_concise）相比， 唯一的区别是我们添加了2个全连接层（之前我们只添加了1个全连接层）。 第一层是[隐藏层]，它(包含256个隐藏单元，并使用了ReLU激活函数)。 第二层是输出层。

net = nn.Sequential()
net.add(nn.Dense(256, activation='relu'),
        nn.Dense(10))
net.initialize(init.Normal(sigma=0.01))

#@tab pytorch
net = nn.Sequential(nn.Flatten(),
                    nn.Linear(784, 256),
                    nn.ReLU(),
                    nn.Linear(256, 10))

def init_weights(m):
    if type(m) == nn.Linear:
        nn.init.normal_(m.weight, std=0.01)

net.apply(init_weights);

#@tab tensorflow
net = tf.keras.models.Sequential([
    tf.keras.layers.Flatten(),
    tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu'),
    tf.keras.layers.Dense(10)])

#@tab paddle
net = nn.Sequential(nn.Flatten(),
                    nn.Linear(784, 256),
                    nn.ReLU(),
                    nn.Linear(256, 10))


for layer in net:
    if type(layer) == nn.Linear:
        weight_attr = paddle.framework.ParamAttr(initializer=paddle.nn.initializer.Normal(mean=0.0, std=0.01))
        layer.weight_attr = weight_attr

[训练过程]的实现与我们实现softmax回归时完全相同， 这种模块化设计使我们能够将与模型架构有关的内容独立出来。

batch_size, lr, num_epochs = 256, 0.1, 10
loss = gluon.loss.SoftmaxCrossEntropyLoss()
trainer = gluon.Trainer(net.collect_params(), 'sgd', {'learning_rate': lr})

#@tab pytorch
batch_size, lr, num_epochs = 256, 0.1, 10
loss = nn.CrossEntropyLoss(reduction='none')
trainer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr=lr)

#@tab tensorflow
batch_size, lr, num_epochs = 256, 0.1, 10
loss = tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True)
trainer = tf.keras.optimizers.SGD(learning_rate=lr)

#@tab paddle
batch_size, lr, num_epochs = 256, 0.1, 10
loss = nn.CrossEntropyLoss(reduction='none')
trainer = paddle.optimizer.SGD(parameters=net.parameters(), learning_rate=lr)

#@tab all
train_iter, test_iter = d2l.load_data_fashion_mnist(batch_size)
d2l.train_ch3(net, train_iter, test_iter, loss, num_epochs, trainer)

小结

• 我们可以使用高级API更简洁地实现多层感知机。
• 对于相同的分类问题，多层感知机的实现与softmax回归的实现相同，只是多层感知机的实现里增加了带有激活函数的隐藏层。

练习

1. 尝试添加不同数量的隐藏层（也可以修改学习率），怎么样设置效果最好？
2. 尝试不同的激活函数，哪个效果最好？
3. 尝试不同的方案来初始化权重，什么方法效果最好？

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:begin_tab:tensorflow Discussions :end_tab:

:begin_tab:paddle Discussions :end_tab: