各种loss简介-待更新

1.nn.MSEloss: 均方误差,X和Y维度要一致(可以是向量或者矩阵),i是下标 

loss(X, Y) =1/N {(X1 - Y1)的平方+(X2 - Y2)的平方+....+(XN - YN)的平方}

MSE值越小,说明模型拟合实验数据的能力越强

2.nn.BCEloss: 二分类的交叉熵,用的时候在该层前面要+sigmoid函数

loss(Xi, Yi) = -Wi[Yi logXi + (1-Yi)log(1-Xi)] 

X/Y可以是向量或者矩阵,i是下标,Xi表示第i个样本预测为正例的概率,Yi表示第i个样本的标签

Wi表示该项的权重大小, loss/W/X/Y维度都一样微笑


### PSO-BPNN 结合的原理及应用 #### 一、PSO算法简介 粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)是一种基于群体智能的全局优化算法,其设计灵感来源于鸟类觅食的行为模式。该算法通过模拟一群粒子在多维搜索空间中的运动轨迹来寻找最优解。每个粒子都具有位置和速度属性,并能够根据自身的最佳经验和整个种群的最佳经验动态调整自己的方向和距离[^2]。 #### 二、BP神经网络概述 反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)是一种经典的监督学习模型,广泛应用于分类与回归任务中。然而,在实际训练过程中,BP算法可能陷入局部极小值或者面临收敛速度慢等问题。因此,引入其他优化策略成为一种有效的解决方案[^1]。 #### 三、PSO优化BPNN的核心机制 为了克服传统BP算法存在的缺陷,可以利用PSO算法对BPNN的初始权值和阈值进行初始化或在线更新操作。具体而言: - **参数编码**:将待调优的所有连接权重以及节点偏置组合成一个多维度向量表示每一个个体的位置坐标; - **适应度函数定义**:通常选取均方误差(MSE)作为衡量当前网络输出接近真实标签程度的标准指标; - **迭代寻优流程**: - 初始化随机分布于可行域内的若干候选方案构成初始种群; - 计算各成员对应的目标值并记录个人最好成绩pbest及时代集体最优lbest/gbest; - 更新每只飞虫的速度矢量v[k+1]=w*v[k]+c1*rnd*(pbest-x[k])+c2*RND*(gbest-x[k])其中w惯性权重控制探索开发平衡;c1认知因子反映自我记忆影响力度;c2社会因子体现协作共享信息效用;rnd,RND分别代表0到1之间均匀采样的独立同分布伪随机数列; - 移动至新地点重新评估直至满足终止条件比如达到最大允许循环次数上限或是连续多次精度改善幅度低于设定容忍界限为止。 #### 四、案例分析——电力负荷预测实例说明 以某火力发电厂日常运营监测为例展示如何借助MATLAB平台完成从原始数据预处理到最后可视化成果呈现全过程。此项目提供了完整的脚本文件夹结构便于使用者快速上手实践检验效果差异显著之处在于采用标准梯度下降法单独调试所得结果对比经由改进版混合型框架得出更佳拟合曲线走势平稳减少震荡现象发生频率提高长期稳定性表现水平[^3]。 ```matlab % MATLAB Code Example for PSO-BPNN Implementation clc; clear all; load('powerPlantData.mat'); % Load dataset X = data(:,1:end-1); Y = data(:,end); %% Preprocessing Step scaler_X = normalize(X); scaler_Y = normalize(Y); %% Define ANN Structure & Initialize Weights Using Random Values Within Range [-1,+1] net = feedforwardnet([10]); view(net) %% Set Up Custom Training Function Based On Hybrid Approach Combining Both Techniques Together customTrainFcn = @(net,X,T,options) trainpso_bpnn(net,X,T,options); options.trainParam.showWindow=false; [trainedNet,tr] = customTrainFcn(net, scaler_X', scaler_Y'); %% Post Processing And Evaluation Metrics Calculation YPred = net(scaler_X'); RMSE = sqrt(mean((Y'-YPred).^2)); disp(['Root Mean Square Error : ', num2str(RMSE)]); plot(tr.perf,'r-o'), title('Performance Curve During Iterations') legend('Training Loss Over Epochs') xlabel('#Epochs'), ylabel('Loss Value') function [net,tr] = trainpso_bpnn(net,X,T,param) ... end ```
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