Keras函数式API介绍

参考文献：Géron, Aurélien. Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow: Concepts, Tools, and Techniques to Build Intelligent Systems. O'Reilly Media, 2019.

Keras的Sequential顺序模型可以快速搭建简易的神经网络，同时Keras也提供函数式API（Functional API)用于定制各种不同类型的网格结构。

Concatenate

在搭建Wide & Deep神经网格的时候，需要进行层融合（concatenation）。图中的融合层将Input层和hidden layer最后一层相加在一起。

input_ = keras.layers.Input(shape=X_train.shape[1:])
hidden1 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(input_)
hidden2 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(hidden1)
concat = keras.layers.concatenate([input_, hidden2])
output = keras.layers.Dense(1)(concat)
model = keras.models.Model(inputs=[input_], outputs=[output])

Multi-inputs

可以将输入特征先分成多组（可以有重叠部分），让它们分别通过神经网络中的不同路径。

input_A = keras.layers.Input(shape=[5], name="wide_input")
input_B = keras.layers.Input(shape=[6], name="deep_input")
hidden1 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(input_B)
hidden2 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(hidden1)
concat = keras.layers.concatenate([input_A, hidden2])
output = keras.layers.Dense(1, name="output")(concat)
model = keras.models.Model(inputs=[input_A, input_B], outputs=[output])

Multi-outputs

input_A = keras.layers.Input(shape=[5], name="wide_input")
input_B = keras.layers.Input(shape=[6], name="deep_input")
hidden1 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(input_B)
hidden2 = keras.layers.Dense(30, activation="relu")(hidden1)
concat = keras.layers.concatenate([input_A, hidden2])
output = keras.layers.Dense(1, name="main_output")(concat)
aux_output = keras.layers.Dense(1, name="aux_output")(hidden2)
model = keras.models.Model(inputs=[input_A, input_B],
                           outputs=[output, aux_output])

每个output可以单独设置损失函数

model.compile(loss=[“mse”,”mse”], loss_weights=[0.9, 0.1], optimizer=“sgd”)

如果不设置的话，Keras默认使用相同的损失函数。训练中，Keras会单独计算两个损失函数，相加一起得到作为最后的损失值。