人工智能实战 第5次作业 郑浩

项目	内容
这个作业属于哪个课程	人工智能实战 2019（北京航空航天大学）
这个作业的要求在哪里	人工智能实战第五次作业（个人）
我在这个课程的目标是	了解人工智能的基础理论知识，锻炼实践能力
这个作业在哪个具体方面帮助我实现目标	学习运用线性二分类，并通过代码实践来练习完成逻辑与门和逻辑或门
作业正文	见下文
其他参考文献	无

1.作业要求

• 训练一个逻辑与门和逻辑或门，结果及代码形成博客

2.解题思路

将其作为一个线性二分类问题来解决，并运用课件中关于线性二分类的内容。

3.代码

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from pathlib import Path
import math

def ReadAndData(GATE):#建立逻辑与门和逻辑或门的训练数据
    X = np.array([0,0,1,1,0,1,0,1]).reshape(2,4)
    AND = np.array([0,0,0,1]).reshape(1,4)
    OR = np.array([0,1,1,1]).reshape(1,4)
    if GATE=='AND':
        return X,AND
    if GATE=='OR':
        return X,OR
    
def Sigmoid(x):#激活函数
    s=1/(1+np.exp(-x))
    return s

def ForwardCalculation(W,B,X):#前向计算
    z = np.dot(W, X) + B
    a = Sigmoid(z)
    return a

def BackPropagation(X,Y,A,w,b,eta,sample):#反向传播
    dloss_z = A - Y
    db = np.sum(dloss_z) / sample
    dw = np.dot(dloss_z, X.T) / sample
    w = w - eta * dw
    b = b - eta * db
    return w,b

def CheckLoss(w, b, X, Y, sample):#计算损失函数值
    A = ForwardCalculation(w, b, X)
    p1 = Y * np.log(A)
    p2 = (1-Y) * np.log(1-A)
    LOSS = -(p1 + p2)
    loss = np.sum(LOSS) / sample
    return loss

def InitialParameters():#初始化W和B
    W = np.zeros((1,2))
    B = 0.0
    return W,B

def ShowResult(W,B,X,Y,GATE):#作图

    w = -W[0,0]/W[0,1]
    b = -B/W[0,1]
    x = np.array([0,1])
    y = w * x + b
    plt.plot(x,y,label='w1 = '+str(round(W[0,0],3))+', w2 = '+str(round(W[0,1],3))
             +', b = '+str(round(B,3)))
   
    for i in range(4):
        if Y[0,i] == 0:
            plt.scatter(X[0,i],X[1,i],marker="o",c='b',s=64)
        else:
            plt.scatter(X[0,i],X[1,i],marker="^",c='r',s=64)
    plt.axis([-0.1,1.1,-0.1,1.1])
    plt.title(GATE)
    plt.xlabel("X1")
    plt.ylabel("X2")
    plt.legend(loc='upper right')
    plt.show()

if __name__ == '__main__':
    W,B = InitialParameters()
    eta = 0.2
    MAX = 10000 #最大迭代次数
    eps = 1e-2
    loss = 0
    GATE = 'OR'
    X, Y = ReadAndData(GATE)
    for i in range(MAX):
        Z = ForwardCalculation(W, B, X)
        W, B = BackPropagation(X, Y, Z ,W , B ,eta ,4)
        loss = CheckLoss(W,B,X,Y,4)
        if loss < eps:
            break;
    ShowResult(W,B,X,Y,GATE)

4.实验结果

• 逻辑与门
  

• 逻辑或门