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如何利用matlab做BP神经网络分析(利用matlab神经网络工具箱)[通俗易懂]

最近一段时间在研究如何利用预测其销量个数,在网上搜索了一下,发现了很多模型来预测,比如利用回归模型、时间序列模型,GM(1,1)模型,可是自己在结合实际的工作内容,发现这几种模型预测的精度不是很高,于是再在网上进行搜索,发现神经网络模型可以来预测,并且有很多是结合时间序列或者SVM(支持向量机)等组合模型来进行预测,本文结合实际数据,选取了常用的BP神经网络算法,其算法原理,因网上一大堆,所以在此不必一一展示,并参考了bp神经网络进行交通预测的Matlab源代码这篇博文,运用matlab 2016a,给出了下面的代码,并最终进行了预测

01

bp神经网络应用实例(简述bp神经网络)

clear; clc; TestSamNum = 20; % 学习样本数量 ForcastSamNum = 2; % 预测样本数量 HiddenUnitNum=8; % 隐含层 InDim = 3; % 输入层 OutDim = 2; % 输出层 % 原始数据 % 人数(单位:万人) sqrs = [20.55 22.44 25.37 27.13 29.45 30.10 30.96 34.06 36.42 38.09 39.13 39.99 ... 41.93 44.59 47.30 52.89 55.73 56.76 59.17 60.63]; % 机动车数(单位:万辆) sqjdcs = [0.6 0.75 0.85 0.9 1.05 1.35 1.45 1.6 1.7 1.85 2.15 2.2 2.25 2.35 2.5 2.6... 2.7 2.85 2.95 3.1]; % 公路面积(单位:万平方公里) sqglmj = [0.09 0.11 0.11 0.14 0.20 0.23 0.23 0.32 0.32 0.34 0.36 0.36 0.38 0.49 ... 0.56 0.59 0.59 0.67 0.69 0.79]; % 公路客运量(单位:万人) glkyl = [5126 6217 7730 9145 10460 11387 12353 15750 18304 19836 21024 19490 20433 ... 22598 25107 33442 36836 40548 42927 43462]; % 公路货运量(单位:万吨) glhyl = [1237 1379 1385 1399 1663 1714 1834 4322 8132 8936 11099 11203 10524 11115 ... 13320 16762 18673 20724 20803 21804]; p = [sqrs; sqjdcs; sqglmj]; % 输入数据矩阵 t = [glkyl; glhyl]; % 目标数据矩阵 [SamIn, minp, maxp, tn, mint, maxt] = premnmx(p, t); % 原始样本对(输入和输出)初始化 SamOut = tn; % 输出样本 MaxEpochs = 50000; % 最大训练次数 lr = 0.05; % 学习率 E0 = 1e-3; % 目标误差 rng('default'); W1 = rand(HiddenUnitNum, InDim); % 初始化输入层与隐含层之间的权值 B1 = rand(HiddenUnitNum, 1); % 初始化输入层与隐含层之间的阈值 W2 = rand(OutDim, HiddenUnitNum); % 初始化输出层与隐含层之间的权值 B2 = rand(OutDim, 1); % 初始化输出层与隐含层之间的阈值 ErrHistory = zeros(MaxEpochs, 1); for i = 1 : MaxEpochs HiddenOut = logsig(W1*SamIn + repmat(B1, 1, TestSamNum)); % 隐含层网络输出 NetworkOut = W2*HiddenOut + repmat(B2, 1, TestSamNum); % 输出层网络输出 Error = SamOut - NetworkOut; % 实际输出与网络输出之差 SSE = sumsqr(Error); % 能量函数(误差平方和) ErrHistory(i) = SSE; if SSE < E0 break; end % 以下六行是BP网络最核心的程序 % 权值(阈值)依据能量函数负梯度下降原理所作的每一步动态调整量 Delta2 = Error; Delta1 = W2' * Delta2 .* HiddenOut .* (1 - HiddenOut); dW2 = Delta2 * HiddenOut'; dB2 = Delta2 * ones(TestSamNum, 1); dW1 = Delta1 * SamIn'; dB1 = Delta1 * ones(TestSamNum, 1); % 对输出层与隐含层之间的权值和阈值进行修正 W2 = W2 + lr*dW2; B2 = B2 + lr*dB2; % 对输入层与隐含层之间的权值和阈值进行修正 W1 = W1 + lr*dW1; B1 = B1 + lr*dB1; end HiddenOut = logsig(W1*SamIn + repmat(B1, 1, TestSamNum)); % 隐含层输出最终结果 NetworkOut = W2*HiddenOut + repmat(B2, 1, TestSamNum); % 输

03

bp神经网络及matlab实现_bp神经网络应用实例Matlab

BP(Back-propagation,反向传播)神经网络是最传统的神经网络。当下的各种神经网络的模型都可以看做是BP神经网络的变种(虽然变动很大…)。 这东西是干什么用的呢? 我们在现实中要处理的一切问题映射到数学上只分为两类,可归纳的问题与不可归纳的问题。首先什么是不可归纳的问题,举个例子,你不能用一套完美的数学公式去表达所有的质数 , 因为目前的研究表明,还没有什么方法是能够表达质数的,也就是说,质数的出现,本身不具备严格的数学规律,所以无法归纳。 但是我们人眼看到猫猫狗狗的图片就很容易分辨哪个是猫,哪个是狗。这说明在猫和狗之间,确实存在着不同,虽然你很难说清楚它们的不同到底是什么,但是可以知道,这背后是可以通过一套数学表达来完成的,只是很复杂而已。 大部分AI技术的目的就是通过拟合这个复杂的数学表达,建立一个解决客观问题的数学函数。BP神经网络的作用也是如此。 BP神经网络这个名字由两部分组成,BP(反向传播)和神经网络。神经网络是说这种算法是模拟大脑神经元的工作机理,并有多层神经元构成的网络。 而这个名字的精髓在BP上,即反向传播。反向传播是什么意思呢。这里举个例子来说明。 比如你的朋友买了一双鞋,让你猜价格。 你第一次猜99块钱,他说猜低了。 你第二次猜101块钱,他说猜高了。 你第三次猜100块钱,他说猜对了。 你猜价格的这个过程是利用随机的数据给出一个预测值,这是一个正向传播。 而你的朋友将你的预测值与真实值进行对比,然后给出一个评价,这个过程是一个反向传播。 神经网络也是类似的过程,通过对网络的超参数进行随机配置,得到一个预测值。这是一个正向传播的过程。而后计算出预测值与真实值的差距,根据这个差距相应的调整参数,这是一个反向传播的过程。通过多次迭代,循环往复,我们就能计算出一组合适的参数,得到的网络模型就能拟合一个我们未知的复杂函数。 我们来看这个BP神经网络的示意图

02

MATLAB强化学习入门——三、深度Q学习与神经网络工具箱

上一期的文章《网格迷宫、Q-learning算法、Sarsa算法》的末尾,我们提到了Q学习固有的缺陷:由于智能体(agent)依赖以状态-动作对为自变量的Q函数表(Q Function Table)来形成对当前状态的估计,并以此为依据利用策略π选择动作。Q函数表就必须包含智能体在环境中所可能出现的所有动作-状态对及其对应Q值。显然,当一个多步决策问题变得足够复杂甚至变为连续决策或控制问题时,Q学习本身是无力应对的。例如,对于复杂的多步决策问题,庞大而结构复杂的Q表将变得难以存储和读取;将网格迷宫的长、宽各扩大10倍,Q表则变成原来的100倍。对于连续决策/控制问题时,Q表更是无法记录所有的状态。 那么,如何解决这一问题呢? 一个直截的想法就是,选择某个多元函数,逼近Q表中“自变量”动作-状态对与“因变量”Q值形成的关系。但这样做依然存在问题:对于不同的强化学习问题,Q表中的数据呈现出各异的曲线特性,只有找到符合Q表数据的函数形式,才可能良好的逼近Q表。选择传统函数进行逼近,显然是很难实现编程自动化的。 神经网络(Neural Network)恰恰是这么一种有别于传统函数逼近的解决方案。而从数学的角度讲,神经网络本质上就是一种强大的非线性函数逼近器。将神经网络与Q学习结合起来,就得到了能够解决更复杂问题的Q-Network以及使用深度神经网络的Deep-Q-Network (DQN)。 Deep-Q-Learning的算法究竟是什么样的?浙江大学的《机器学习和人工智能》MOOC有着大致的讲解。而如何实现Deep-Q-Learning?莫烦Python以及北理工的MOOC也给出了Python语言的详细示范。 尽管有关Deep-Q-Learning的程序和讲解已经很多权威且易懂的内容;准确的理解Deep-Q-Learning算法,并在MatLab上实现,则是完成强化学习控制这个最终目标的关键。具体到Deep-Q-Learning的实现上,它不仅与之前的Q-Learning在程序结构上有着相当大的区别,直接将它应用于连续控制问题也会是非常跳跃的一步。因此,在这一期的文章里,问题将聚焦在前后两个问题之间:如何使用神经网络让智能体走好网格迷宫? 将这个问题再细分开来,则包括两部分:

04

婴儿EEG数据的多元模式分析(MVPA):一个实用教程

时间分辨多变量模式分析(MVPA)是一种分析磁和脑电图神经成像数据的流行技术,它量化了神经表征支持相关刺激维度识别的程度和时间过程。随着脑电图在婴儿神经成像中的广泛应用,婴儿脑电图数据的时间分辨MVPA是婴儿认知神经科学中一个特别有前途的工具。最近,MVPA已被应用于常见的婴儿成像方法,如脑电图和fNIRS。在本教程中,我们提供并描述了代码,以实现婴儿脑电图数据的MVPA分析。来自测试数据集的结果表明,在婴儿和成人,这种方法具有较高的准确性。同时,我们对分类方法进行了扩展,包括基于几何和基于精度的表示相似度分析。由于在婴儿研究中,每个参与者贡献的无伪影脑电图数据量低于儿童和成人研究,我们还探索和讨论了不同参与者水平的纳入阈值对这些数据集中产生的MVPA结果的影响。

03

R语言股市可视化相关矩阵:最小生成树|附代码数据

【视频】Copula算法原理和R语言股市收益率相依性可视化分析 R语言时间序列GARCH模型分析股市波动率 【视频】量化交易陷阱和R语言改进股票配对交易策略分析中国股市投资组合 使用R语言对S&P500股票指数进行ARIMA + GARCH交易策略 R语言量化交易RSI策略:使用支持向量机SVM R语言资产配置: 季度战术资产配置策略研究 R语言动量交易策略分析调整后的数据 TMA三均线股票期货高频交易策略的R语言实现 R语言时间序列:ARIMA / GARCH模型的交易策略在外汇市场预测应用 R语言基于Garch波动率预测的区制转移交易策略 r语言多均线股票价格量化策略回测 使用R语言对S&P500股票指数进行ARIMA + GARCH交易策略 Python基于粒子群优化的投资组合优化研究 R语言Fama-French三因子模型实际应用:优化投资组合 R语言动量和马科维茨Markowitz投资组合(Portfolio)模型实现 Python计算股票投资组合的风险价值(VaR) R语言Markowitz马克维茨投资组合理论分析和可视化 R语言中的广义线性模型(GLM)和广义相加模型(GAM):多元(平滑)回归分PYTHON用RNN神经网络LSTM优化EMD经验模态分解交易策略分析股票价格MACD R语言深度学习:用keras神经网络回归模型预测时间序列数据 【视频】CNN(卷积神经网络)模型以及R语言实现回归数据分析 Python TensorFlow循环神经网络RNN-LSTM神经网络预测股票市场价格时间序列和MSE评估准确性 数据分享|PYTHON用KERAS的LSTM神经网络进行时间序列预测天然气价格例子 Python对商店数据进行lstm和xgboost销售量时间序列建模预测分析 Matlab用深度学习长短期记忆(LSTM)神经网络对文本数据进行分类 RNN循环神经网络 、LSTM长短期记忆网络实现时间序列长期利率预测 结合新冠疫情COVID-19股票价格预测:ARIMA,KNN和神经网络时间序列分析 深度学习:Keras使用神经网络进行简单文本分类分析新闻组数据 用PyTorch机器学习神经网络分类预测银行客户流失模型 PYTHON用LSTM长短期记忆神经网络的参数优化方法预测时间序列洗发水销售数据 Python用Keras神经网络序列模型回归拟合预测、准确度检查和结果可视化 Python用LSTM长短期记忆神经网络对不稳定降雨量时间序列进行预测分析 R语言中的神经网络预测时间序列:多层感知器(MLP)和极限学习机(ELM)数据分析报告 R语言深度学习:用keras神经网络回归模型预测时间序列数据 Matlab用深度学习长短期记忆(LSTM)神经网络对文本数据进行分类 R语言KERAS深度学习CNN卷积神经网络分类识别手写数字图像数据(MNIST) MATLAB中用BP神经网络预测人体脂肪百分比数据 Python中用PyTorch机器学习神经网络分类预测银行客户流失模型 R语言实现CNN(卷积神经网络)模型进行回归数据分析 SAS使用鸢尾花(iris)数据集训练人工神经网络(ANN)模型 【视频】R语言实现CNN(卷积神经网络)模型进行回归数据分析 Python使用神经网络进行简单文本分类 R语言用神经网络改进Nelson-Siegel模型拟合收益率曲线分析 R语言基于递归神经网络RNN的温度时间序列预测 R语言神经网络模型预测车辆数量时间序列 R语言中的BP神经网络模型分析学生成绩 matlab使用长短期记忆(LSTM)神经网络对序列数据进行分类 R语言实现拟合神经网络预测和结果可视化 用R语言实现神经网络预测股票实例 使用PYTHON中KERAS的LSTM递归神经网络进行时间序列预测 python用于NLP的seq2seq模型实例:用Keras实现神经网络机器翻译 用于NLP的Python:使用Keras的多标签文本LSTM神经网络分类

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基于支持向量机的手写数字识别详解(MATLAB GUI代码,提供手写板)

摘要:本文详细介绍如何利用MATLAB实现手写数字的识别,其中特征提取过程采用方向梯度直方图(HOG)特征,分类过程采用性能优异的支持向量机(SVM)算法,训练测试数据集为学术及工程上常用的MNIST手写数字数据集,博主为SVM设置了合适的核函数,最终的测试准确率达99%的较高水平。根据训练得到的模型,利用MATLAB GUI工具设计了可以手写输入或读取图片进行识别的系统界面,同时可视化图片处理过程及识别结果。本套代码集成了众多机器学习的基础技术,适用性极强(用户可修改图片文件夹实现自定义数据集训练),相信会是一个非常好的学习Demo。本博文目录如下:

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