یک ساختار یکپارچه برای اتوانکدر چندلایه به منظور آموزش ماشین یادگیری سریع عمیق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی کامپیوتر، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشیار بخش مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

3 بخش مهندسی کامپیوتر، دانشگاه باهنر کرمان

چکیده

اخیرا تعداد زیادی الگوریتم بر پایه ی ماشین یادگیری سریع برای آموزش دادن ساختار های شبکه های عصبی عمیق معرفی شده اند .اتوانکدر مبتنی بر ماشین یادگیری سریع یکی از این الگوریتم هاست که برای ایجاد ساختار چندلایه و تعیین پارامترهای هر لایه از مدل معرفی شده‌است. در الگوریتم آموزش اتوانکدر مبتنی بر یادگیری سریع، وزنها در لایه اول به صورت تصادفی مقدار دهی می شوند که باعث ایجاد خطای بازسازی می شود. فرایند تکراری استفاده از این اتوانکدر ها منجر به پخش خطا درساختار عمیق شده و منجر به کاهش کارایی کل مدل خواهد شد. در این مقاله یک اتوانکدرچندلایه برای تعیین پارامترهای یک شبکه عصبی عمیق ارائه شده است. همچنین یک الگوریتم نوین برای آموزش این مدل معرفی می‌شود که از پخش خطا جلوگیری می کند. به منظور افزایش کارایی مدل به جای مقداردهی تصادفی پارامترهای اولین از یک اتوانکدر تکرار شونده بهره می‌بریم که در یک فرایند تکراری پارامترهای اولین لایه را به بهترین حالت تعیین می کند. برای طبقه‌بندی داده‌ها به کمک ویژگی‌های استخراج شده، از یک ماشین یادگیری سریع تک لایه استفاده شده است. آزمایش‌ها برای طبقه‌بندی داده‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهادی میانگین دقت روی همه ی مجموعه داده ها را به ترتیب به میزان 4%، 26%، 17% و 31% نسبت به روشهای موجود بهبود داده است. برای نشان دادن کارایی اتوانکدر چندلایه از این مدل برای بازسازی تصاویر استفاده شده است و نتایج دیداری نشان دهنده ی کارایی بهتر روش پیشنهادی در بازسازی تصاویر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Training a deep extreme learning machine by integrated structure and efficient learning algorithm for a deep autoencoder.

نویسندگان [English]

  • Seyed Hamid Reza Mousavi 1
  • Mahdi Eftekhari 2
  • Behnam Ghavami 3
1 Department of Computer Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
2 1Department of Computer Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Department of Computer Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Recently, a number of Extreme Learning Machine (ELM) based training algorithms have been introduced for training deep neural network structures. ELM based Auto-Encoder (ELM-AE) is one such algorithm that has been used for making multilayer structures and tuning parameters of each layer. In a simple ELM-AE training algorithm, the weights of the first layer are initialized randomly. This issue is a leading factor in producing reconstruction error. The frequent use of ELM-AE in deep network layers results in propagating such errors through deep structures and in decreasing performance as a consequent. In this paper, we introduce a multilayer structure and a new learning algorithm to train it that prevents error propagation. In order to boost the performance of the model, the parameters in the first layer are initialized by a novel type of ELM-AE called Repeated-AE (RAE) rather than by a random selection method. This RAE-based technique determines the parameters in the first layer far better than do the other ELM-AE existed methods. Next, a single hidden layer ELM is applied for handling the classification task. Experimental results for data classification show that the proposed method outperforms some other methods in terms of the average accuracy over all datasets by amounts of 4%, 26%, 17% and 31%. Eventually, so as to verify the performance of the proposed multilayer ELM-AE in application, we used this model to reconstruct images. The reconstructed images obtained by our approach appeared visually a lot better compared to those obtained by the other methods do.

کلیدواژه‌ها [English]

  • extreme learning machine
  • classification
  • autoencoder
  • reconstruct image