Supponendo che con l'apprendimento profondo intendevi reti più precisamente neurali: una rete neurale feedforward completamente connessa alla vaniglia con solo funzioni di attivazione lineare eseguirà la regressione lineare, indipendentemente da quanti strati abbia. Una differenza è che con una rete neurale si usa tipicamente una discesa a gradiente, mentre con una regressione lineare "normale" si usa l'equazione normale se possibile (quando il numero di funzioni non è troppo grande).
Esempio di una rete neurale feedforward completamente connessa senza strato nascosto e utilizzo di una funzione di attivazione lineare (ovvero la funzione di attivazione dell'identità):
Se si sostituisce la funzione di attivazione del layer di output con una funzione sigmoid, la rete neurale esegue la regressione logistica. Se si sostituisce la funzione di attivazione del layer di output con una funzione softmax e si aggiungono alcune unità di output, la rete neurale esegue la regressione logistica multiclasse:
Differenza tra regressione logistica e reti neurali . Se si sostituisce la funzione di costo con la perdita della cerniera , la rete neurale è un SVM ottimizzato nella sua forma originale: http://cs231n.github.io/linear-classify/ .
Ecco l'esempio mostrato nell'immagine sopra programmata in TensorFlow:
""" Linear Regression Example """
# https://github.com/tflearn/tflearn/blob/master/examples/basics/linear_regression.py
from __future__ import absolute_import, division, print_function
import tflearn
# Regression data
X = [3.3,4.4,5.5,6.71,6.93,4.168,9.779,6.182,7.59,2.167,7.042,10.791,5.313,7.997,5.654,9.27,3.1]
Y = [1.7,2.76,2.09,3.19,1.694,1.573,3.366,2.596,2.53,1.221,2.827,3.465,1.65,2.904,2.42,2.94,1.3]
# Linear Regression graph
input_ = tflearn.input_data(shape=[None])
linear = tflearn.single_unit(input_)
regression = tflearn.regression(linear, optimizer='sgd', loss='mean_square',
metric='R2', learning_rate=0.01)
m = tflearn.DNN(regression)
m.fit(X, Y, n_epoch=1000, show_metric=True, snapshot_epoch=False)
print("\nRegression result:")
print("Y = " + str(m.get_weights(linear.W)) +
"*X + " + str(m.get_weights(linear.b)))
print("\nTest prediction for x = 3.2, 3.3, 3.4:")
print(m.predict([3.2, 3.3, 3.4]))
# should output (close, not exact) y = [1.5315033197402954, 1.5585315227508545, 1.5855598449707031]
Ecco uno snippet di codice che non utilizza alcuna libreria di rete neurale:
# From http://briandolhansky.com/blog/artificial-neural-networks-linear-regression-part-1
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# Load the data and create the data matrices X and Y
# This creates a feature vector X with a column of ones (bias)
# and a column of car weights.
# The target vector Y is a column of MPG values for each car.
X_file = np.genfromtxt('mpg.csv', delimiter=',', skip_header=1)
N = np.shape(X_file)[0]
X = np.hstack((np.ones(N).reshape(N, 1), X_file[:, 4].reshape(N, 1)))
Y = X_file[:, 0]
# Standardize the input
X[:, 1] = (X[:, 1]-np.mean(X[:, 1]))/np.std(X[:, 1])
# There are two weights, the bias weight and the feature weight
w = np.array([0, 0])
# Start batch gradient descent, it will run for max_iter epochs and have a step
# size eta
max_iter = 100
eta = 1E-3
for t in range(0, max_iter):
# We need to iterate over each data point for one epoch
grad_t = np.array([0., 0.])
for i in range(0, N):
x_i = X[i, :]
y_i = Y[i]
# Dot product, computes h(x_i, w)
h = np.dot(w, x_i)-y_i
grad_t += 2*x_i*h
# Update the weights
w = w - eta*grad_t
print "Weights found:",w
# Plot the data and best fit line
tt = np.linspace(np.min(X[:, 1]), np.max(X[:, 1]), 10)
bf_line = w[0]+w[1]*tt
plt.plot(X[:, 1], Y, 'kx', tt, bf_line, 'r-')
plt.xlabel('Weight (Normalized)')
plt.ylabel('MPG')
plt.title('ANN Regression on 1D MPG Data')
plt.savefig('mpg.png')
plt.show()
File di dati mpg.csv
(~ 50% abbreviato a causa della limitazione della dimensione della risposta di Stack Exchange):
mpg (n),cylinders (n),displacement (n),horsepower (n),weight (n),acceleration (n),year (n),origin (n), name (s)
18.000000,8.000000,307.000000,130.000000,3504.000000,12.000000,70.000000,1.000000
15.000000,8.000000,350.000000,165.000000,3693.000000,11.500000,70.000000,1.000000
18.000000,8.000000,318.000000,150.000000,3436.000000,11.000000,70.000000,1.000000
16.000000,8.000000,304.000000,150.000000,3433.000000,12.000000,70.000000,1.000000
17.000000,8.000000,302.000000,140.000000,3449.000000,10.500000,70.000000,1.000000
15.000000,8.000000,429.000000,198.000000,4341.000000,10.000000,70.000000,1.000000
14.000000,8.000000,454.000000,220.000000,4354.000000,9.000000,70.000000,1.000000
14.000000,8.000000,440.000000,215.000000,4312.000000,8.500000,70.000000,1.000000
14.000000,8.000000,455.000000,225.000000,4425.000000,10.000000,70.000000,1.000000
15.000000,8.000000,390.000000,190.000000,3850.000000,8.500000,70.000000,1.000000
15.000000,8.000000,383.000000,170.000000,3563.000000,10.000000,70.000000,1.000000
14.000000,8.000000,340.000000,160.000000,3609.000000,8.000000,70.000000,1.000000
15.000000,8.000000,400.000000,150.000000,3761.000000,9.500000,70.000000,1.000000
14.000000,8.000000,455.000000,225.000000,3086.000000,10.000000,70.000000,1.000000
24.000000,4.000000,113.000000,95.000000,2372.000000,15.000000,70.000000,3.000000
22.000000,6.000000,198.000000,95.000000,2833.000000,15.500000,70.000000,1.000000
18.000000,6.000000,199.000000,97.000000,2774.000000,15.500000,70.000000,1.000000
21.000000,6.000000,200.000000,85.000000,2587.000000,16.000000,70.000000,1.000000
27.000000,4.000000,97.000000,88.000000,2130.000000,14.500000,70.000000,3.000000
26.000000,4.000000,97.000000,46.000000,1835.000000,20.500000,70.000000,2.000000
25.000000,4.000000,110.000000,87.000000,2672.000000,17.500000,70.000000,2.000000
24.000000,4.000000,107.000000,90.000000,2430.000000,14.500000,70.000000,2.000000
25.000000,4.000000,104.000000,95.000000,2375.000000,17.500000,70.000000,2.000000
26.000000,4.000000,121.000000,113.000000,2234.000000,12.500000,70.000000,2.000000
21.000000,6.000000,199.000000,90.000000,2648.000000,15.000000,70.000000,1.000000
10.000000,8.000000,360.000000,215.000000,4615.000000,14.000000,70.000000,1.000000
10.000000,8.000000,307.000000,200.000000,4376.000000,15.000000,70.000000,1.000000
11.000000,8.000000,318.000000,210.000000,4382.000000,13.500000,70.000000,1.000000
9.000000,8.000000,304.000000,193.000000,4732.000000,18.500000,70.000000,1.000000
27.000000,4.000000,97.000000,88.000000,2130.000000,14.500000,71.000000,3.000000
28.000000,4.000000,140.000000,90.000000,2264.000000,15.500000,71.000000,1.000000
25.000000,4.000000,113.000000,95.000000,2228.000000,14.000000,71.000000,3.000000
19.000000,6.000000,232.000000,100.000000,2634.000000,13.000000,71.000000,1.000000
16.000000,6.000000,225.000000,105.000000,3439.000000,15.500000,71.000000,1.000000
17.000000,6.000000,250.000000,100.000000,3329.000000,15.500000,71.000000,1.000000
19.000000,6.000000,250.000000,88.000000,3302.000000,15.500000,71.000000,1.000000
18.000000,6.000000,232.000000,100.000000,3288.000000,15.500000,71.000000,1.000000
14.000000,8.000000,350.000000,165.000000,4209.000000,12.000000,71.000000,1.000000
14.000000,8.000000,400.000000,175.000000,4464.000000,11.500000,71.000000,1.000000
14.000000,8.000000,351.000000,153.000000,4154.000000,13.500000,71.000000,1.000000
14.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4096.000000,13.000000,71.000000,1.000000
12.000000,8.000000,383.000000,180.000000,4955.000000,11.500000,71.000000,1.000000
13.000000,8.000000,400.000000,170.000000,4746.000000,12.000000,71.000000,1.000000
13.000000,8.000000,400.000000,175.000000,5140.000000,12.000000,71.000000,1.000000
18.000000,6.000000,258.000000,110.000000,2962.000000,13.500000,71.000000,1.000000
22.000000,4.000000,140.000000,72.000000,2408.000000,19.000000,71.000000,1.000000
19.000000,6.000000,250.000000,100.000000,3282.000000,15.000000,71.000000,1.000000
18.000000,6.000000,250.000000,88.000000,3139.000000,14.500000,71.000000,1.000000
23.000000,4.000000,122.000000,86.000000,2220.000000,14.000000,71.000000,1.000000
28.000000,4.000000,116.000000,90.000000,2123.000000,14.000000,71.000000,2.000000
30.000000,4.000000,79.000000,70.000000,2074.000000,19.500000,71.000000,2.000000
30.000000,4.000000,88.000000,76.000000,2065.000000,14.500000,71.000000,2.000000
31.000000,4.000000,71.000000,65.000000,1773.000000,19.000000,71.000000,3.000000
35.000000,4.000000,72.000000,69.000000,1613.000000,18.000000,71.000000,3.000000
27.000000,4.000000,97.000000,60.000000,1834.000000,19.000000,71.000000,2.000000
26.000000,4.000000,91.000000,70.000000,1955.000000,20.500000,71.000000,1.000000
24.000000,4.000000,113.000000,95.000000,2278.000000,15.500000,72.000000,3.000000
25.000000,4.000000,97.500000,80.000000,2126.000000,17.000000,72.000000,1.000000
23.000000,4.000000,97.000000,54.000000,2254.000000,23.500000,72.000000,2.000000
20.000000,4.000000,140.000000,90.000000,2408.000000,19.500000,72.000000,1.000000
21.000000,4.000000,122.000000,86.000000,2226.000000,16.500000,72.000000,1.000000
13.000000,8.000000,350.000000,165.000000,4274.000000,12.000000,72.000000,1.000000
14.000000,8.000000,400.000000,175.000000,4385.000000,12.000000,72.000000,1.000000
15.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4135.000000,13.500000,72.000000,1.000000
14.000000,8.000000,351.000000,153.000000,4129.000000,13.000000,72.000000,1.000000
17.000000,8.000000,304.000000,150.000000,3672.000000,11.500000,72.000000,1.000000
11.000000,8.000000,429.000000,208.000000,4633.000000,11.000000,72.000000,1.000000
13.000000,8.000000,350.000000,155.000000,4502.000000,13.500000,72.000000,1.000000
12.000000,8.000000,350.000000,160.000000,4456.000000,13.500000,72.000000,1.000000
13.000000,8.000000,400.000000,190.000000,4422.000000,12.500000,72.000000,1.000000
19.000000,3.000000,70.000000,97.000000,2330.000000,13.500000,72.000000,3.000000
15.000000,8.000000,304.000000,150.000000,3892.000000,12.500000,72.000000,1.000000
13.000000,8.000000,307.000000,130.000000,4098.000000,14.000000,72.000000,1.000000
13.000000,8.000000,302.000000,140.000000,4294.000000,16.000000,72.000000,1.000000
14.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4077.000000,14.000000,72.000000,1.000000
18.000000,4.000000,121.000000,112.000000,2933.000000,14.500000,72.000000,2.000000
22.000000,4.000000,121.000000,76.000000,2511.000000,18.000000,72.000000,2.000000
21.000000,4.000000,120.000000,87.000000,2979.000000,19.500000,72.000000,2.000000
26.000000,4.000000,96.000000,69.000000,2189.000000,18.000000,72.000000,2.000000
22.000000,4.000000,122.000000,86.000000,2395.000000,16.000000,72.000000,1.000000
28.000000,4.000000,97.000000,92.000000,2288.000000,17.000000,72.000000,3.000000
23.000000,4.000000,120.000000,97.000000,2506.000000,14.500000,72.000000,3.000000
28.000000,4.000000,98.000000,80.000000,2164.000000,15.000000,72.000000,1.000000
27.000000,4.000000,97.000000,88.000000,2100.000000,16.500000,72.000000,3.000000
13.000000,8.000000,350.000000,175.000000,4100.000000,13.000000,73.000000,1.000000
14.000000,8.000000,304.000000,150.000000,3672.000000,11.500000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,350.000000,145.000000,3988.000000,13.000000,73.000000,1.000000
14.000000,8.000000,302.000000,137.000000,4042.000000,14.500000,73.000000,1.000000
15.000000,8.000000,318.000000,150.000000,3777.000000,12.500000,73.000000,1.000000
12.000000,8.000000,429.000000,198.000000,4952.000000,11.500000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,400.000000,150.000000,4464.000000,12.000000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,351.000000,158.000000,4363.000000,13.000000,73.000000,1.000000
14.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4237.000000,14.500000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,440.000000,215.000000,4735.000000,11.000000,73.000000,1.000000
12.000000,8.000000,455.000000,225.000000,4951.000000,11.000000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,360.000000,175.000000,3821.000000,11.000000,73.000000,1.000000
18.000000,6.000000,225.000000,105.000000,3121.000000,16.500000,73.000000,1.000000
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18.000000,6.000000,232.000000,100.000000,2945.000000,16.000000,73.000000,1.000000
18.000000,6.000000,250.000000,88.000000,3021.000000,16.500000,73.000000,1.000000
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26.000000,4.000000,97.000000,46.000000,1950.000000,21.000000,73.000000,2.000000
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12.000000,8.000000,400.000000,167.000000,4906.000000,12.500000,73.000000,1.000000
13.000000,8.000000,360.000000,170.000000,4654.000000,13.000000,73.000000,1.000000
12.000000,8.000000,350.000000,180.000000,4499.000000,12.500000,73.000000,1.000000
18.000000,6.000000,232.000000,100.000000,2789.000000,15.000000,73.000000,1.000000
20.000000,4.000000,97.000000,88.000000,2279.000000,19.000000,73.000000,3.000000
21.000000,4.000000,140.000000,72.000000,2401.000000,19.500000,73.000000,1.000000
22.000000,4.000000,108.000000,94.000000,2379.000000,16.500000,73.000000,3.000000
18.000000,3.000000,70.000000,90.000000,2124.000000,13.500000,73.000000,3.000000
19.000000,4.000000,122.000000,85.000000,2310.000000,18.500000,73.000000,1.000000
21.000000,6.000000,155.000000,107.000000,2472.000000,14.000000,73.000000,1.000000
26.000000,4.000000,98.000000,90.000000,2265.000000,15.500000,73.000000,2.000000
15.000000,8.000000,350.000000,145.000000,4082.000000,13.000000,73.000000,1.000000
16.000000,8.000000,400.000000,230.000000,4278.000000,9.500000,73.000000,1.000000
29.000000,4.000000,68.000000,49.000000,1867.000000,19.500000,73.000000,2.000000
24.000000,4.000000,116.000000,75.000000,2158.000000,15.500000,73.000000,2.000000
20.000000,4.000000,114.000000,91.000000,2582.000000,14.000000,73.000000,2.000000
19.000000,4.000000,121.000000,112.000000,2868.000000,15.500000,73.000000,2.000000
15.000000,8.000000,318.000000,150.000000,3399.000000,11.000000,73.000000,1.000000
24.000000,4.000000,121.000000,110.000000,2660.000000,14.000000,73.000000,2.000000
20.000000,6.000000,156.000000,122.000000,2807.000000,13.500000,73.000000,3.000000
11.000000,8.000000,350.000000,180.000000,3664.000000,11.000000,73.000000,1.000000
20.000000,6.000000,198.000000,95.000000,3102.000000,16.500000,74.000000,1.000000
19.000000,6.000000,232.000000,100.000000,2901.000000,16.000000,74.000000,1.000000
15.000000,6.000000,250.000000,100.000000,3336.000000,17.000000,74.000000,1.000000
31.000000,4.000000,79.000000,67.000000,1950.000000,19.000000,74.000000,3.000000
26.000000,4.000000,122.000000,80.000000,2451.000000,16.500000,74.000000,1.000000
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14.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4457.000000,13.500000,74.000000,1.000000
14.000000,8.000000,302.000000,140.000000,4638.000000,16.000000,74.000000,1.000000
14.000000,8.000000,304.000000,150.000000,4257.000000,15.500000,74.000000,1.000000
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26.000000,4.000000,79.000000,67.000000,1963.000000,15.500000,74.000000,2.000000
26.000000,4.000000,97.000000,78.000000,2300.000000,14.500000,74.000000,2.000000
31.000000,4.000000,76.000000,52.000000,1649.000000,16.500000,74.000000,3.000000
32.000000,4.000000,83.000000,61.000000,2003.000000,19.000000,74.000000,3.000000
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24.000000,4.000000,120.000000,97.000000,2489.000000,15.000000,74.000000,3.000000
26.000000,4.000000,108.000000,93.000000,2391.000000,15.500000,74.000000,3.000000
31.000000,4.000000,79.000000,67.000000,2000.000000,16.000000,74.000000,2.000000
19.000000,6.000000,225.000000,95.000000,3264.000000,16.000000,75.000000,1.000000
18.000000,6.000000,250.000000,105.000000,3459.000000,16.000000,75.000000,1.000000
15.000000,6.000000,250.000000,72.000000,3432.000000,21.000000,75.000000,1.000000
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15.000000,8.000000,350.000000,145.000000,4440.000000,14.000000,75.000000,1.000000
16.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4498.000000,14.500000,75.000000,1.000000
14.000000,8.000000,351.000000,148.000000,4657.000000,13.500000,75.000000,1.000000
17.000000,6.000000,231.000000,110.000000,3907.000000,21.000000,75.000000,1.000000
16.000000,6.000000,250.000000,105.000000,3897.000000,18.500000,75.000000,1.000000
15.000000,6.000000,258.000000,110.000000,3730.000000,19.000000,75.000000,1.000000
18.000000,6.000000,225.000000,95.000000,3785.000000,19.000000,75.000000,1.000000
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20.000000,8.000000,262.000000,110.000000,3221.000000,13.500000,75.000000,1.000000
13.000000,8.000000,302.000000,129.000000,3169.000000,12.000000,75.000000,1.000000
29.000000,4.000000,97.000000,75.000000,2171.000000,16.000000,75.000000,3.000000
23.000000,4.000000,140.000000,83.000000,2639.000000,17.000000,75.000000,1.000000
20.000000,6.000000,232.000000,100.000000,2914.000000,16.000000,75.000000,1.000000
23.000000,4.000000,140.000000,78.000000,2592.000000,18.500000,75.000000,1.000000
24.000000,4.000000,134.000000,96.000000,2702.000000,13.500000,75.000000,3.000000
25.000000,4.000000,90.000000,71.000000,2223.000000,16.500000,75.000000,2.000000
24.000000,4.000000,119.000000,97.000000,2545.000000,17.000000,75.000000,3.000000
18.000000,6.000000,171.000000,97.000000,2984.000000,14.500000,75.000000,1.000000
29.000000,4.000000,90.000000,70.000000,1937.000000,14.000000,75.000000,2.000000
19.000000,6.000000,232.000000,90.000000,3211.000000,17.000000,75.000000,1.000000
23.000000,4.000000,115.000000,95.000000,2694.000000,15.000000,75.000000,2.000000
23.000000,4.000000,120.000000,88.000000,2957.000000,17.000000,75.000000,2.000000
22.000000,4.000000,121.000000,98.000000,2945.000000,14.500000,75.000000,2.000000
25.000000,4.000000,121.000000,115.000000,2671.000000,13.500000,75.000000,2.000000
33.000000,4.000000,91.000000,53.000000,1795.000000,17.500000,75.000000,3.000000
28.000000,4.000000,107.000000,86.000000,2464.000000,15.500000,76.000000,2.000000
25.000000,4.000000,116.000000,81.000000,2220.000000,16.900000,76.000000,2.000000
25.000000,4.000000,140.000000,92.000000,2572.000000,14.900000,76.000000,1.000000
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27.000000,4.000000,101.000000,83.000000,2202.000000,15.300000,76.000000,2.000000
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16.000000,8.000000,318.000000,150.000000,4190.000000,13.000000,76.000000,1.000000
15.500000,8.000000,304.000000,120.000000,3962.000000,13.900000,76.000000,1.000000
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22.000000,6.000000,250.000000,105.000000,3353.000000,14.500000,76.000000,1.000000
24.000000,6.000000,200.000000,81.000000,3012.000000,17.600000,76.000000,1.000000
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29.000000,4.000000,90.000000,70.000000,1937.000000,14.200000,76.000000,2.000000
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19.000000,6.000000,156.000000,108.000000,2930.000000,15.500000,76.000000,3.000000
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19.900000,8.000000,260.000000,110.000000,3365.000000,15.500000,78.000000,1.000000