ML05 | 归一化

归一化:

• 将大数量级特征转化到较小的数量级下，通常是[0,1]或[-1,1]

为什么要归一化：

• 绝大多数TensorFlow.js的模型都不是给特别大的数设计的
• 将不同数量级的特征转换到统一数量级，避免某个特征影响过大

归一化任务实例-身高体重预测：

• 准备身高体重数据，可视化

//模拟标签和特征
  const heights=[150,160,170,180];
  const weights=[40,50,60,70];

  //可视化数据
  tfvis.render.scatterplot(
    {name:'身高体重预测'},
    {values:heights.map((x,i)=>({x,y:weights[i]}))},
    {
      xAxisDomain:[140,190],
      yAxisDomain:[30,80],
    }
  )

• 用TFJS的API归一化数据

//将数据转换为tensor 并归一化
  const inputs = tf.tensor(heights).sub(150).div(30);
  const labels = tf.tensor(weights).sub(40).div(30);
  inputs.print();
  labels.print();

• 归一化后数据：

• 训练模型并预测

//创造一个连续模型
  const model = tf.sequential();
  model.add(tf.layers.dense({units:1,inputShape:[1]})); //添加一个全连接层（点乘权重+偏置）
  model.compile({loss:tf.losses.meanSquaredError,optimizer:tf.train.sgd(0.1)});  //设置:损失函数为均方误差MSE,优化器为随机梯度下降SGD,学习速率为0.1，学习率是一个需要调整优化的超参数

  await model.fit(inputs, labels, {
    batchSize: 4, //批量训练的数据集大小（超参数，需要不断调整试验）
    epochs: 100, //迭代实验次数（超参数，需要不断调整试验）
    callbacks: tfvis.show.fitCallbacks({ name: "训练过程" }, ["loss"])
  });

  //将待预测数据190转为Tensor,用训练好的模型进行预测
  const output = model.predict(tf.tensor([190]).sub(150).div(30));
  output.print();

• 将结果反归一化为正常数据

//将输出的Tensor反归一化并转为普通数据并显示
  alert(`如果身高是190cm，预测体重为${output.mul(30).add(40).dataSync()}kg`);

• 预测结果：

• 上述例子中，归一化的关键步骤就是：

减去 min（最小值）
除以 diff（最大值最小值的差）

• 反归一化的关键步骤就是归一化的反操作：

乘以 diff
加上 min

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