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Keras

Kerasは、TheanoやTensorFlow/CNTK対応のラッパーライブラリです。DeepLearningの数学的部分を短いコードでネットワークとして表現することが可能。DeepLearningの最新手法を迅速に試すことができます。

深層学習

深層学習は、多数のレイヤのニューラルネットワークによる機械学習手法。人工知能研究の一つでディープラーニングとも呼ばれています。コンピューター自体がデータの潜在的な特徴を汲み取り、効率的で的確な判断を実現することができます。

機械学習

機械学習は、データからパターンを自動的に発見し、そこから知能的な判断を下すためのコンピューターアルゴリズムを指します。人工知能における課題のひとつです。

コードレビュー

コードレビューは、ソフトウェア開発の一工程で、 ソースコードの検査を行い、開発工程で見過ごされた誤りを検出する事で、 ソフトウェア品質を高めるためのものです。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

Q&A

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kerasを用いた複数入力/出力のニューラルネットワークの学習で困っています

teuto

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Keras

Kerasは、TheanoやTensorFlow/CNTK対応のラッパーライブラリです。DeepLearningの数学的部分を短いコードでネットワークとして表現することが可能。DeepLearningの最新手法を迅速に試すことができます。

深層学習

深層学習は、多数のレイヤのニューラルネットワークによる機械学習手法。人工知能研究の一つでディープラーニングとも呼ばれています。コンピューター自体がデータの潜在的な特徴を汲み取り、効率的で的確な判断を実現することができます。

機械学習

機械学習は、データからパターンを自動的に発見し、そこから知能的な判断を下すためのコンピューターアルゴリズムを指します。人工知能における課題のひとつです。

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Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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投稿2020/10/15 05:00

編集2020/10/16 02:27

前提・実現したいこと

Pythonをベースに、Kerasを用いてロボットの7つの部品から得られた電圧データから、深層学習によって異常検知を行おうとしています。7つの部品それぞれについて30万個の観測データをwindowsizeを500にして、299502行 × 500列の学習データセットを作成し学習を行おうとしています。ニューラルネットワークは、一旦部品ごとに入力層でデータを入力し、その後結合して最後はまた部品ごとに出力をします。

発生している問題

学習データセットは299502行 × 500列にしたので、1Epoch当たりの学習回数は299502回になるはずなのですが、9360回と著しく少なくなってしまっています。なぜ学習データセットが減少しているのかがわからないので質問しました。

イメージ説明

該当のソースコード

Python

1import numpy as np 2import pandas as pd 3import matplotlib.pyplot as plt 4from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler 5from pandas import DataFrame 6import keras 7from keras.layers import Input, Dense, concatenate 8from keras.layers.core import Activation 9from keras.models import Model 10from keras import regularizers 11from keras.utils import plot_model 12 13A_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[1]) 14B_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[3]) 15E_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[7]) 16N_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[12]) 17C_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[13]) 18D_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[15]) 19F_V = pd.read_csv("motors3_normal.csv", usecols=[19]) 20 21A_V_train = A_V[:300001] 22A_V_test = A_V[300001:] 23B_V_train = A_V[:300001] 24(省略) 25 26def subseq(x, w): 27 seq = np.zeros((len(x) - w + 1, w)) 28 x_np = x.iloc[:, 0] 29 for i in range(len(x) - w + 1): 30 seq[i, :] = x_np[i:w+i] 31 return DataFrame(seq) 32 33w_size = 500 34 35train_AV = subseq(A_V_train, w_size) 36test_AV = subseq(A_V_test, w_size) 37train_BV = subseq(B_V_train, w_size) 38(他省略) 39 40sc = MinMaxScaler() 41 42train_AV = sc.fit_transform(train_AV) 43test_AV = sc.fit_transform(test_AV) 44train_BV = sc.fit_transform(train_BV) 45(他省略) 46 47#入力 48input_AV = Input(shape=(w_size,)) 49input_BV = Input(shape=(w_size,)) 50input_CV = Input(shape=(w_size,)) 51input_DV = Input(shape=(w_size,)) 52input_EV = Input(shape=(w_size,)) 53input_FV = Input(shape=(w_size,)) 54input_NV = Input(shape=(w_size,)) 55 56#モデル構築 57#結合前まで 58AV = Dense(w_size, activation="relu")(input_AV) 59AV = Model(inputs=input_AV, outputs=AV) 60BV = Dense(w_size, activation="relu")(input_BV) 61BV = Model(inputs=input_BV, outputs=BV) 62CV = Dense(w_size, activation="relu")(input_CV) 63CV = Model(inputs=input_CV, outputs=CV) 64DV = Dense(w_size, activation="relu")(input_DV) 65DV = Model(inputs=input_DV, outputs=DV) 66EV = Dense(w_size, activation="relu")(input_EV) 67EV = Model(inputs=input_EV, outputs=EV) 68FV = Dense(w_size, activation="relu")(input_FV) 69FV = Model(inputs=input_FV, outputs=FV) 70NV = Dense(w_size, activation="relu")(input_NV) 71NV = Model(inputs=input_NV, outputs=NV) 72 73#結合 74combined = concatenate([AV.output, BV.output, CV.output, DV.output, EV.output, FV.output, NV.output], axis=-1) 75encoded = Dense(1600, activation="relu")(combined) 76encoded = Dense(800, activation="relu")(encoded) 77encoded = Dense(400, activation="relu")(encoded) 78decoded = Dense(200, activation="relu")(encoded) 79decoded = Dense(400, activation="relu")(decoded) 80decoded = Dense(800, activation="relu")(decoded) 81decoded = Dense(1600, activation="relu")(decoded) 82decoded = Dense(3500, activation="relu")(decoded) 83 84#出力 85output_AV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 86output_BV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 87output_CV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 88output_DV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 89output_EV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 90output_FV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 91output_NV = Dense(w_size, activation="relu")(decoded) 92 93model = Model(inputs=[input_AV, input_BV, input_CV, input_DV, input_EV, input_FV, input_NV], 94 outputs=[output_AV, output_BV, output_CV, output_DV, output_EV, output_FV, output_NV]) 95 96model.compile(optimizer="adadelta", loss="binary_crossentropy") 97 98history = model.fit([train_AV, train_BV, train_CV, train_DV, train_EV, train_FV, train_NV], 99 [train_AV, train_BV, train_CV, train_DV, train_EV, train_FV, train_NV], 100 epochs=1000, 101 batch_size=None, 102 verbose=1)

試したこと

部品1つだけの学習データセットでやってみたところ、きちんと作成したデータセット数と1Epochの学習回数が一致していました。やはり7つの部品のデータをマルチインプットしているために、うまくいっていないのかなと思います。
イメージ説明

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

pythonは3.8.5、kerasは2.4.3です。
Anaconda、jupyterLabを使っています。
自分は情報系ではなく、あまりプログラミングにも詳しくないのでコードも見ずらいかもしれもせんが、よろしくお願いします。

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