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用Go语言+Gorgonia,让AI为洗煤厂加药房“开药方

在Go语言中,Gorgonia是一个用于构建和训练神经网络的库。如果你想用Gorgonia来实现一个简单的模型来预测洗煤厂加药房中阴阳离子的添加量,可以按照以下步骤进行。以下是一个简化的示例,展示如何使用Gorgonia来构建和训练一个简单的线性回归模型。

安装Gorgonia

首先,确保你已经安装了Gorgonia库。你可以通过以下命令获取它(通常需要使用Go模块):

Go
go get -u gorgonia.org/gorgonia
go get -u gorgonia.org/tensor
Go

示例代码

下面是一个使用Gorgonia实现简单线性回归的示例,用于预测阴阳离子的添加量。为了简化,我们假设输入特征是pH值和电导率,输出是阴离子和阳离子的添加量。

Go
package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"math/rand"
	"time"

	"gorgonia.org/gorgonia"
	"gorgonia.org/tensor"
)

func main() {
	rand.Seed(time.Now().UnixNano())

	g := gorgonia.NewGraph()

	// 定义输入节点
	pH := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("pH"))
	conductivity := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("conductivity"))

	// 定义模型参数(权重和偏置)
	wAnion := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("wAnion"), gorgonia.WithValue(tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(rand.NormFloat64()*0.1))))
	wCation := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("wCation"), gorgonia.WithValue(tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(rand.NormFloat64()*0.1))))
	bAnion := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("bAnion"), gorgonia.WithValue(tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(rand.NormFloat64()*0.1))))
	bCation := gorgonia.NewScalar(g, tensor.Float64, gorgonia.WithName("bCation"), gorgonia.WithValue(tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(rand.NormFloat64()*0.1))))

	// 简单的线性模型:y = wx + b
	anionPred := gorgonia.Must(gorgonia.Add(gorgonia.Must(gorgonia.Mul(wAnion, pH)), bAnion))
	cationPred := gorgonia.Must(gorgonia.Add(gorgonia.Must(gorgonia.Mul(wCation, conductivity)), bCation))

	// 创建一个虚拟机来执行图
	machine := gorgonia.NewTapeMachine(g)
	defer machine.Close()

	// 假设有一些训练数据(这里用随机数据模拟)
	trainingData := []struct {
		pH, Conductivity, Anion, Cation float64
	}{
		{6.8, 250.0, 8.0, 5.0},
		{7.2, 300.0, 7.0, 6.0},
		{6.5, 200.0, 9.0, 4.0},
		// 添加更多数据...
	}

	// 简单的梯度下降训练循环
	learningRate := 0.01
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		for _, data := range trainingData {
			gorgonia.Let(pH, data.pH)
			gorgonia.Let(conductivity, data.Conductivity)

			// 假设真实值(在实际应用中,这些应该是从数据集中获取的)
			expectedAnion := tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(data.Anion))
			expectedCation := tensor.NewScalar(tensor.Float64, tensor.WithBacking(data.Cation))

			// 执行图
			if err := machine.RunAll(); err != nil {
				log.Fatalf("Failed to run graph: %v", err)
			}

			// 计算损失(这里用简单的平方差)
			anionLoss := gorgonia.Must(gorgonia.Square(gorgonia.Must(gorgonia.Sub(anionPred, expectedAnion))))
			cationLoss := gorgonia.Must(gorgonia.Square(gorgonia.Must(gorgonia.Sub(cationPred, expectedCation))))
			totalLoss := gorgonia.Must(gorgonia.Add(anionLoss, cationLoss))

			// 反向传播
			if err := gorgonia.Linalg.Gradient(totalLoss, []gorgonia.ValueGrad{wAnion, wCation, bAnion, bCation}); err != nil {
				log.Fatalf("Failed to compute gradients: %v", err)
			}

			// 更新参数
			gorgonia.Read(wAnion, gorgonia.WithInplace(true)).(gorgonia.Value).(gorgonia.Node).Value().(*tensor.Dense).Apply(func(v interface{}) interface{} {
				return v.(float64) - learningRate*wAnion.Grad().Data().(float64)
			})
			gorgonia.Read(wCation, gorgonia.WithInplace(true)).(gorgonia.Value).(gorgonia.Node).Value().(*tensor.Dense).Apply(func(v interface{}) interface{} {
				return v.(float64) - learningRate*wCation.Grad().Data().(float64)
			})
			gorgonia.Read(bAnion, gorgonia.WithInplace(true)).(gorgonia.Value).(gorgonia.Node).Value().(*tensor.Dense).Apply(func(v interface{}) interface{} {
				return v.(float64) - learningRate*bAnion.Grad().Data().(float64)
			})
			gorgonia.Read(bCation, gorgonia.WithInplace(true)).(gorgonia.Value).(gorgonia.Node).Value().(*tensor.Dense).Apply(func(v interface{}) interface{} {
				return v.(float64) - learningRate*bCation.Grad().Data().(float64)
			})

			// 重置梯度
			wAnion.ZeroGrad()
			wCation.ZeroGrad()
			bAnion.ZeroGrad()
			bCation.ZeroGrad()
		}
	}

	// 使用训练好的模型进行预测
	testpH := 7.0
	testConductivity := 300.0
	gorgonia.Let(pH, testpH)
	gorgonia.Let(conductivity, testConductivity)

	if err := machine.RunAll(); err != nil {
		log.Fatalf("Failed to run graph: %v", err)
	}

	fmt.Printf("预测阴离子添加量: %.2f\n", anionPred.Value().Data().(float64))
	fmt.Printf("预测阳离子添加量: %.2f\n", cationPred.Value().Data().(float64))
}
Go

说明

  1. 图构建:使用Gorgonia构建一个计算图,其中包含输入节点、权重、偏置和输出节点。
  2. 训练数据:使用随机生成的数据模拟训练数据。在实际应用中,你应该使用真实的数据。
  3. 训练循环:使用简单的梯度下降来更新模型参数。
  4. 预测:在训练完成后,使用训练好的模型进行预测。

注意事项

  • 这个示例非常简化,仅用于演示目的。
  • 在实际应用中,你可能需要使用更复杂的模型和优化算法。
  • Gorgonia提供了更高级的功能和优化器,可以用于构建更复杂的神经网络。
  • 数据预处理和特征工程也是机器学习项目中非常重要的一部分,这里没有涉及。

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