- added original implementation for binary RBM
This commit is contained in:
+128
-17
@@ -86,8 +86,8 @@ void Rbm::weightsAssign(const arma::mat& w, const arma::mat& bh, const arma::mat
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void Rbm::weightsInit(double stddev, double mu)
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{
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uniform(m_whv, stddev, mu);
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uniform(m_bh, stddev, mu);
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uniform(m_bv, stddev, mu);
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uniform(m_bh, 0, mu);
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||||
uniform(m_bv, 0, mu);
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}
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void Rbm::fromJson(Json::Value rbm)
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@@ -128,6 +128,117 @@ void Rbm::gibbs_hv(arma::mat &h_probs, arma::mat &v_probs) const
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}
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}
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#if 1
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void Rbm::contrastiveDivergence(arma::mat const &v_data, arma::mat &dw, arma::mat &dbh, arma::mat &dbv)
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{
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arma::mat v_probs(v_data);
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arma::mat h_states = v_to_h(v_data);
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arma::mat h_probs;
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// Start positive phase
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arma::mat poshidprobs = prob(v_to_h(v_data));
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arma::mat posprods = v_data.t() * poshidprobs;
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||||
arma::mat poshidact = arma::sum(poshidprobs);
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||||
arma::mat posvisact = arma::sum(v_data);
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// End of positive phase
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arma::mat poshidstates = sample(poshidprobs);
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// Start negative phase
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arma::mat negdata = prob(h_to_v(poshidstates));
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arma::mat neghidprobs = prob(v_to_h(negdata));
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||||
arma::mat negprods = negdata.t() * neghidprobs;
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||||
arma::mat neghidact = arma::sum(neghidprobs);
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||||
arma::mat negvisact = arma::sum(negdata);
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// Update weight deltas
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dw = posprods - negprods;
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dbv = posvisact - negvisact;
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dbh = poshidact - neghidact;
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}
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void Rbm::train(arma::mat const &batch, IListener* pListener)
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{
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Status status;
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double dProgress = 100.0/(batch.n_rows*m_params.numEpochs);
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double progress = 0;
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int lastProgress = -100;
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int batchRowIndex = 0;
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arma::mat dbv(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
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||||
arma::mat dbh(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
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||||
arma::mat dwhv(arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols));
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||||
arma::mat inc_whv = arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols);
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||||
arma::mat inc_bv(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
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||||
arma::mat inc_bh(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
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||||
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||||
int trainingSizeRemain = batch.n_rows;
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bool shouldAbort = false;
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while (trainingSizeRemain && !shouldAbort)
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{
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int miniBatchSizeActual = std::min(m_params.miniBatchSize, trainingSizeRemain);
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||||
arma::mat miniBatch = batch.rows(batchRowIndex, batchRowIndex+miniBatchSizeActual-1);
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||||
trainingSizeRemain -= miniBatchSizeActual;
|
||||
batchRowIndex += miniBatchSizeActual;
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||||
int numcases = std::min(m_params.miniBatchSize, (int)batch.n_rows);
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arma::mat v_states(miniBatch);
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||||
// Create hidden layer base on training data
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if (m_params.doSampleBatch)
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{
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// When the hidden units are being driven by data, always use stochastic binary states
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||||
v_states = sample(miniBatch);
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||||
}
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||||
for (int epoch=0; epoch < m_params.numEpochs; epoch++)
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||||
{
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||||
// Contrastive divergence learning: calculate gradients
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||||
contrastiveDivergence(v_states, dwhv, dbh, dbv);
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||||
|
||||
// Adjust weight and biases
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||||
inc_bv = m_params.momentum*inc_bv + m_params.learningRate/numcases*dbv;
|
||||
inc_bh = m_params.momentum*inc_bh + m_params.learningRate/numcases*dbh;
|
||||
inc_whv = m_params.momentum*inc_whv + m_params.learningRate*(dwhv/numcases - m_params.weightDecay*m_whv);
|
||||
|
||||
m_bv += inc_bv;
|
||||
m_bh += inc_bh;
|
||||
m_whv += inc_whv;
|
||||
|
||||
progress += dProgress*miniBatchSizeActual;
|
||||
status.progress = (int)(progress + 0.5);
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||||
|
||||
// Update status
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||||
if (status.progress != lastProgress)
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||||
{
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||||
lastProgress = status.progress;
|
||||
|
||||
// Calculate error
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||||
status.err = rms_error_accu(miniBatch - prob(h_to_v(prob(v_to_h(v_states)))));
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||||
if (pListener)
|
||||
{
|
||||
if(!pListener->onProgress(this, status))
|
||||
{
|
||||
shouldAbort = true;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
} // Number of epochs
|
||||
|
||||
} // number of mini batches
|
||||
|
||||
// Update final status
|
||||
status.err_total = rms_error_accu(batch - prob(h_to_v(prob(v_to_h(batch)))));
|
||||
|
||||
if (pListener)
|
||||
{
|
||||
pListener->onProgress(this, status);
|
||||
}
|
||||
}
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||||
#else
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||||
void Rbm::contrastiveDivergence(arma::mat const &v_states, arma::mat &dw, arma::mat &dbh, arma::mat &dbv)
|
||||
{
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||||
arma::mat v_probs(v_states);
|
||||
@@ -189,7 +300,6 @@ void Rbm::contrastiveDivergence(arma::mat const &v_states, arma::mat &dw, arma::
|
||||
dbv -= sum(v_probs, 0);
|
||||
dbh -= sum(h_probs, 0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Rbm::train(arma::mat const &batch, IListener* pListener)
|
||||
{
|
||||
Status status;
|
||||
@@ -198,13 +308,13 @@ void Rbm::train(arma::mat const &batch, IListener* pListener)
|
||||
int lastProgress = -100;
|
||||
int batchRowIndex = 0;
|
||||
|
||||
arma::mat grad_bias_v(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
|
||||
arma::mat grad_bias_hv(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
|
||||
arma::mat grad_weight_hv(arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols));
|
||||
arma::mat dbv(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
|
||||
arma::mat dbh(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
|
||||
arma::mat dwhv(arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols));
|
||||
arma::mat momentum_whv = arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols);
|
||||
arma::mat momentum_bias_v(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
|
||||
arma::mat momentum_bias_hv(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
|
||||
arma::mat penalty_weights = arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols);
|
||||
arma::mat momentum_bv(arma::zeros(1, m_bv.n_cols));
|
||||
arma::mat momentum_bh(arma::zeros(1, m_bh.n_cols));
|
||||
arma::mat penalty_whv = arma::zeros(m_whv.n_rows, m_whv.n_cols);
|
||||
|
||||
int trainingSizeRemain = batch.n_rows;
|
||||
|
||||
@@ -231,19 +341,19 @@ void Rbm::train(arma::mat const &batch, IListener* pListener)
|
||||
for (int epoch=0; epoch < m_params.numEpochs; epoch++)
|
||||
{
|
||||
// Contrastive divergence learning: calculate gradients
|
||||
contrastiveDivergence(v_states, grad_weight_hv, grad_bias_hv, grad_bias_v);
|
||||
contrastiveDivergence(v_states, dwhv, dbh, dbv);
|
||||
|
||||
// Adjust weight and biases
|
||||
penalty_weights = weight_decay*arma::sign(m_whv);
|
||||
penalty_whv = weight_decay*arma::sign(m_whv);
|
||||
|
||||
status.L1 = accu(abs(m_whv));
|
||||
status.L2 = accu(m_whv % m_whv);
|
||||
momentum_bias_v = m_params.momentum*momentum_bias_v + grad_bias_v;
|
||||
momentum_bias_hv = m_params.momentum*momentum_bias_hv + grad_bias_hv;
|
||||
momentum_whv = m_params.momentum*momentum_whv + grad_weight_hv - status.L2*penalty_weights;
|
||||
momentum_bv = m_params.momentum*momentum_bv + dbv;
|
||||
momentum_bh = m_params.momentum*momentum_bh + dbh;
|
||||
momentum_whv = m_params.momentum*momentum_whv + dwhv - status.L2*penalty_whv;
|
||||
|
||||
m_bv += learning_rate*momentum_bias_v;
|
||||
m_bh += learning_rate*momentum_bias_hv;
|
||||
m_bv += learning_rate*momentum_bv;
|
||||
m_bh += learning_rate*momentum_bh;
|
||||
m_whv += learning_rate*momentum_whv;
|
||||
|
||||
progress += dProgress*miniBatchSizeActual;
|
||||
@@ -278,6 +388,7 @@ void Rbm::train(arma::mat const &batch, IListener* pListener)
|
||||
pListener->onProgress(this, status);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
arma::mat Rbm::prob(const arma::mat &src)
|
||||
{
|
||||
@@ -286,7 +397,7 @@ arma::mat Rbm::prob(const arma::mat &src)
|
||||
|
||||
arma::mat Rbm::v_to_h(const arma::mat &visible) const
|
||||
{
|
||||
return visible * m_whv + arma::repmat(m_bh, visible.n_rows, 1);
|
||||
return visible * m_whv + arma::repmat(m_bh, visible.n_rows, 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
arma::mat Rbm::h_to_v(const arma::mat &hidden) const
|
||||
|
||||
+3
-3
@@ -37,8 +37,8 @@ namespace Matutils
|
||||
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||||
inline arma::mat sample(const arma::mat &src)
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||||
{
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||||
arma::mat dst = src;
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||||
uniform(dst);
|
||||
arma::mat rand = src;
|
||||
uniform(rand);
|
||||
|
||||
#if 0
|
||||
for (size_t i=0; i < src.n_rows; i++)
|
||||
@@ -50,7 +50,7 @@ namespace Matutils
|
||||
}
|
||||
return dst;
|
||||
#else
|
||||
arma::umat res = (dst < src);
|
||||
arma::umat res = (src > rand);
|
||||
return arma::conv_to<arma::mat>::from(res);
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
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