Родитель
							
								
									87436c5e0b
								
							
						
					
					
						Сommit
						0c560f1294
					
				@ -0,0 +1,583 @@
 | 
				
			||||
# Отчет по лабораторной работе №1
 | 
				
			||||
Ватьков Антон, Харисов  Сергей, А-01-22
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 1. В среде GoogleColab создали блокнот(notebook.ipynb).
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
import os
 | 
				
			||||
os.chdir('/content/drive/MyDrive/ColabNotebooks')
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* импорт модулей 
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from tensorflow import keras
 | 
				
			||||
import matplotlib.pyplot as plt
 | 
				
			||||
import numpy as np
 | 
				
			||||
import sklearn
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 2. Загрузка датасета MNIST
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from keras.datasets import mnist
 | 
				
			||||
(X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 3. Разбиение набора данных на обучающие и тестовые  в соотношении 60000:10000 элементов. При разбиении параметр random_state выбрали равным (4k–1)=7, где k–номер бригады. Вывести размерности полученных обучающих и тестовых массивов данных.
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* создание своего разбиения датасета
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from sklearn.model_selection import train_test_split
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
* объединяем в один набор
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
X = np.concatenate((X_train, X_test))
 | 
				
			||||
y = np.concatenate((y_train, y_test))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
* разбиваем по вариантам
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y,test_size = 10000,train_size = 60000, random_state = 7)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Вывод размерностей
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
print('Shape of X train:', X_train.shape)
 | 
				
			||||
print('Shape of y train:', y_train.shape)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> Shape of X train: (60000, 28, 28)
 | 
				
			||||
> Shape of y train: (60000,) 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 4. Вывод элементов обучающих данных
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Создаем subplot для 4 изображений
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
fig, axes = plt.subplots(1, 4, figsize=(10, 3))
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
for i in range(4):
 | 
				
			||||
    axes[i].imshow(X_train[i], cmap=plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
    axes[i].set_title(f'Label: {y_train[i]}')  # Добавляем метку как заголовок
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 5. Предобработка данных
 | 
				
			||||
* развернем каждое изображение 28*28 в вектор 784
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
num_pixels = X_train.shape[1] * X_train.shape[2]
 | 
				
			||||
X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], num_pixels) / 255
 | 
				
			||||
X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0],num_pixels) / 255
 | 
				
			||||
print('ShapeoftransformedXtrain:', X_train.shape)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> ShapeoftransformedXtrain: (60000, 784)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* переведем метки в one-hot
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from keras.utils import to_categorical
 | 
				
			||||
y_train = to_categorical(y_train)
 | 
				
			||||
y_test = to_categorical(y_test)
 | 
				
			||||
print('Shape of transformed y_train:', y_train.shape)
 | 
				
			||||
num_classes = y_train.shape[1]
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> Shape of transformed y_train: (60000, 10)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 6. Реализация и обучение однослойной нейронной сети
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from keras.models import Sequential
 | 
				
			||||
from keras.layers import Dense
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* 6.1. создаем модель - объявляем ее объектом класса Sequential
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1 = Sequential()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
* 6.2. Добавляем первый(последний) слой
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1.add(Dense(units=num_classes, input_dim = num_pixels, activation='softmax'))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
* 6.3. компилируем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
* вывод информации об архитектуре модели
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
print(model_1.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> Model: "sequential"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense (Dense)                   │ (None, 10)             │         7,850 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 7,850 (30.66 KB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 7,850 (30.66 KB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1.fit(X_train, y_train, batch_size=512, validation_split=0.1, epochs=50)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
##7.Применить обученную модель к тестовым данным. Вывести значение функции ошибки и значение метрики качества классификации на тестовых данных
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Вывод графика ошибки по эпохам
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0])
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:', scores[1])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> accuracy: 0.8953 - loss: 0.3909
 | 
				
			||||
> Loss on test data: 0.39573559165000916
 | 
				
			||||
> Accuracy on test data: 0.8945000171661377
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 8. Добавили один скрытый слой и повторили п. 6-7 
 | 
				
			||||
* при 100 нейронах в скрытом слое
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h100 = Sequential()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
model_1h100.add(Dense(units=100, input_dim = num_pixels, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100.add(Dense(units=num_classes, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
print(model_1h100.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
>Model: "sequential_2"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense_3 (Dense)                 │ (None, 100)            │        78,500 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_4 (Dense)                 │ (None, 10)             │         1,010 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 79,510 (310.59 KB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 79,510 (310.59 KB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1h100.fit(X_train, y_train, batch_size=1024, validation_split=0.1, epochs=500)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Выводим график функции ошибки по эпохам
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1h100.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0]) #значение функции ошибки
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:',scores[1]) #значение метрики качества
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> - accuracy: 0.9104 - loss: 0.3070
 | 
				
			||||
>Loss on test data: 0.3079969584941864
 | 
				
			||||
>Accuracy on test data: 0.9118000268936157
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* при 300 нейронах в скрытом слое
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h300 = Sequential()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
model_1h300.add(Dense(units=300, input_dim = num_pixels, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h300.add(Dense(units=num_classes, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h300.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
print(model_1h300.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
>Model: "sequential_2"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense_3 (Dense)                │ (None, 300)            │       235,500 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_4 (Dense)                │ (None, 10)             │         3,010 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 238,510 (931.68 KB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 238,510 (931.68 KB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B) 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1h300.fit(X_train, y_train, batch_size=1024, validation_split=0.1, epochs=500)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Выводим график функции ошибки по эпохам
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1h300.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0])
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:', scores[1])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> - accuracy: 0.9069 - loss: 0.3160
 | 
				
			||||
>Loss on test data: 0.31613972783088684
 | 
				
			||||
>Accuracy on test data: 0.9088000059127808
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* при 500 нейронах в скрытом слое
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h500 = Sequential()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
model_1h500.add(Dense(units=500, input_dim = num_pixels, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h500.add(Dense(units=num_classes, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h500.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
print(model_1h500.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
>Model: "sequential_3"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense_5 (Dense)                 │ (None, 500)            │       392,500 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_6 (Dense)                 │ (None, 10)             │         5,010 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 397,510 (1.52 MB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 397,510 (1.52 MB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B) 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1h500.fit(X_train, y_train, batch_size=1024, validation_split=0.1, epochs=500)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Выводим график функции ошибки по эпохам
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1h500.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0])
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:', scores[1])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> - accuracy: 0.9057 - loss: 0.3181
 | 
				
			||||
>Loss on test data: 0.31842654943466187
 | 
				
			||||
>Accuracy on test data: 0.9065999984741211 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Как мы видим, лучшая метрика получилась равной 0.9465000033378601 при архитектуре со 100 нейронами в скрытом слое, поэтому для дальнейших пунктов используем ее.
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 9. Добавили второй скрытый слой
 | 
				
			||||
* при 50 нейронах во втором скрытом слое
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h100_2h50 = Sequential()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
model_1h100_2h50.add(Dense(units=100, input_dim = num_pixels, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h50.add(Dense(units=50,activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h50.add(Dense(units=num_classes, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h50.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
print(model_1h100_2h50.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
>  Архитектура нейронной сети:
 | 
				
			||||
>Model: "sequential_4"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense_7 (Dense)                 │ (None, 100)            │        78,500 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_8 (Dense)                 │ (None, 50)             │         5,050 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_9 (Dense)                 │ (None, 10)             │           510 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 84,060 (328.36 KB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 84,060 (328.36 KB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B) 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1h100_2h50.fit(X_train, y_train, batch_size=1024, validation_split=0.1, epochs=500)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Выводим график функции ошибки
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1h100_2h50.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0])
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:', scores[1])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> - accuracy: 0.8993 - loss: 0.3454
 | 
				
			||||
>Lossontestdata: 0.34858080744743347
 | 
				
			||||
>Accuracyontestdata: 0.901199996471405
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* при 100 нейронах во втором скрытом слое
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h100_2h100 = Sequential()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
model_1h100_2h100.add(Dense(units=100, input_dim = num_pixels, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h100.add(Dense(units=100,activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h100.add(Dense(units=num_classes, activation='sigmoid'))
 | 
				
			||||
model_1h100_2h100.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='sgd', metrics=['accuracy'])
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
print(model_1h100_2h100.summary())
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> Архитектура нейронной сети:
 | 
				
			||||
>Model: "sequential_5"
 | 
				
			||||
>┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓
 | 
				
			||||
>┃ Layer (type)                    ┃ Output Shape           ┃       Param # ┃
 | 
				
			||||
>┡━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━┩
 | 
				
			||||
>│ dense_10 (Dense)                │ (None, 100)            │        78,500 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_11 (Dense)                │ (None, 100)            │        10,100 │
 | 
				
			||||
>├─────────────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────┤
 | 
				
			||||
>│ dense_12 (Dense)                │ (None, 10)             │         1,010 │
 | 
				
			||||
>└─────────────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────┘
 | 
				
			||||
> Total params: 89,610 (350.04 KB)
 | 
				
			||||
> Trainable params: 89,610 (350.04 KB)
 | 
				
			||||
> Non-trainable params: 0 (0.00 B) '
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Обучаем модель
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
H = model_1h100_2h100.fit(X_train, y_train, batch_size=1024, validation_split=0.1, epochs=500)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* Выводим график функции ошибки
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['loss'])
 | 
				
			||||
plt.plot(H.history['val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.grid()
 | 
				
			||||
plt.xlabel('Epochs')
 | 
				
			||||
plt.ylabel('loss')
 | 
				
			||||
plt.legend(['train_loss', 'val_loss'])
 | 
				
			||||
plt.title('Loss by epochs')
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
scores = model_1h100_2h100.evaluate(X_test, y_test)
 | 
				
			||||
print('Loss on test data:', scores[0])
 | 
				
			||||
print('Accuracy on test data:', scores[1])
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> - accuracy: 0.9014 - loss: 0.3374
 | 
				
			||||
>Lossontestdata: 0.33766087889671326
 | 
				
			||||
>Accuracyontestdata: 0.902400016784668
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
Количество	   Количество нейронов в	Количество нейронов во	Значение метрики
 | 
				
			||||
скрытых слоев  первом скрытом слое      втором скрытом слое     качества классификации
 | 
				
			||||
0	                     -	                      -	            0.890999972820282
 | 
				
			||||
1      	                100	                      -	            0.9118000268936157
 | 
				
			||||
1	                    300	                      -	            0.9088000059127808
 | 
				
			||||
1	                    500	                      -	            0.9065999984741211
 | 
				
			||||
2	                    100	                      50	        0.901199996471405
 | 
				
			||||
2	                    100	                      100	        0.902400016784668
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
По результатам исследования видно, что модель без скрытых слоев показала себя хуже, чем модели, имеющие скрытые слои. В случае с 1 скрытым слоем лучший результат у модели со 100 нейронами в скрытом слое. При увеличении количества нейронов, качество классификации ухудшается, а время на обучение возрастает.
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 11. Сохранение наилучшей модели на диск
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
model_1h100.save('/content/drive/MyDrive/ColabNotebooks/best_model.keras')
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 12. Вывод тестовых изображений и результатов распознаваний
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
n=123
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(X_test[n:n+1])
 | 
				
			||||
print('NN output:', result)
 | 
				
			||||
plt.imshow(X_test[n].reshape(28,28), cmap=plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
print('Realmark:', str(np.argmax(y_test[n])))
 | 
				
			||||
print('NN answer:', str(np.argmax(result)))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> NN output: [[0.66835254 0.09272018 0.81127024 0.21817371 0.3535489  0.9175721
 | 
				
			||||
> 0.99955636 0.00149954 0.8021261  0.19185443]]
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
>Real mark:  6
 | 
				
			||||
>NN answer:  6
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
n=456
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(X_test[n:n+1])
 | 
				
			||||
print('NN output:', result)
 | 
				
			||||
plt.imshow(X_test[n].reshape(28,28), cmap=plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
print('Realmark:', str(np.argmax(y_test[n])))
 | 
				
			||||
print('NN answer:', str(np.argmax(result)))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> NN output: [[0.08515459 0.00697097 0.8648257  0.989508   0.1854792  0.2720432
 | 
				
			||||
>  0.00732216 0.9988655  0.12480782 0.97128534]]
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
>Real mark:  7
 | 
				
			||||
>NN answer:  7
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 12. Тестирование на собственных изображениях
 | 
				
			||||
* загрузка 1 собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
from PIL import Image
 | 
				
			||||
file_data = Image.open('2.png')
 | 
				
			||||
file_data = file_data.convert('L') # перевод в градации серого
 | 
				
			||||
test_img_2 = np.array(file_data)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* вывод собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.imshow(test_img_2, cmap = plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* предобработка
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
test_img_2 = test_img_2 /255
 | 
				
			||||
test_img_2 = test_img_2.reshape(1, num_pixels)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* распознавание
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(test_img_2)
 | 
				
			||||
print('I think it is', np.argmax(result))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> I think it's 2 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* тест 2 изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
file_data = Image.open('9.png')
 | 
				
			||||
file_data = file_data.convert('L') # перевод в градации серого
 | 
				
			||||
test_img_9 = np.array(file_data)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
plt.imshow(test_img_9, cmap = plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
test_img_9 = test_img_9 /255
 | 
				
			||||
test_img_9 = test_img_9.reshape(1, num_pixels)
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(test_img_9)
 | 
				
			||||
print('I think it is', np.argmax(result))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> I think it's 3 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
Сеть ошиблась только при распозновании второго изображения, но, глядя на вторую картинку, можно сказать, что она отдаленно напоминает тройку
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
## 14. Тестирование на собственных повернутых изображениях
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* загрузка собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
file_data = Image.open('9_turn.png')
 | 
				
			||||
file_data = file_data.convert('L') # перевод в градации серого
 | 
				
			||||
test_img_9_turn = np.array(file_data)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* вывод собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.imshow(test_img_9_turn, cmap = plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* предобработка
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
test_img_9_turn = test_img_9_turn /255
 | 
				
			||||
test_img_9_turn = test_img_9_turn.reshape(1, num_pixels)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* распознование
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(test_img_9_turn)
 | 
				
			||||
print('I think it is', np.argmax(result))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> I think it's 1 
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* загрузка собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
file_data = Image.open('2_turn.png')
 | 
				
			||||
file_data = file_data.convert('L') # перевод в градации серого
 | 
				
			||||
test_img_2_turn = np.array(file_data)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* вывод собственного изображения
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
plt.imshow(test_img_2_turn, cmap = plt.get_cmap('gray'))
 | 
				
			||||
plt.show()
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* предобработка
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
test_img_2_turn = test_img_2_turn /255
 | 
				
			||||
test_img_2_turn = test_img_2_turn.reshape(1, num_pixels)
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
* распознование
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
result = model_1h100.predict(test_img_2_turn)
 | 
				
			||||
print('I think it is', np.argmax(result))
 | 
				
			||||
```
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||

 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
> I think it's 1
 | 
				
			||||
 | 
				
			||||
При повороте изображений сеть не распознала цифры правильно. Так как она не обучалась на повернутых изображениях.
 | 
				
			||||
					Загрузка…
					
					
				
		Ссылка в новой задаче