單雙隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對鎮(zhèn)江高專大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量預(yù)測精度的比較

李翔　黨曉楠　王清雯

摘要：本文以鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校醫(yī)藥與化材學(xué)院畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量為預(yù)測目標，采用單雙隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測模型，通過比較模型訓(xùn)練時的預(yù)測精度，模型仿真時的預(yù)測時間及精度，比較單雙隱層的預(yù)測能力。實驗結(jié)果表明，對于較小輸入層神經(jīng)元數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型而言，采用單隱層是較為合理的，預(yù)測精度也較高。采用雙隱層模型將會導(dǎo)致模型運算復(fù)雜化，預(yù)測精度反而降低。

關(guān)鍵詞：就業(yè)質(zhì)量；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；貢獻率；預(yù)測

中圖分類號：G642.0；TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）29-0037-03

一、引言

高職院校學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量一直是社會普遍關(guān)注的焦點，如何有效地對大學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量進行預(yù)判，是當(dāng)前社會研究的熱點。目前，有大量的研究采用反向傳播（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對大學(xué)生的就業(yè)率、就業(yè)能力、就業(yè)情況進行分析，取得了令人滿意的研究成果。但目前關(guān)于采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對高職院校大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量的分析研究仍然較少。同時，影響高職院校大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量的因素眾多，如知識因素、個人因素等，如果將眾多的因素量化并建立數(shù)據(jù)庫時，數(shù)據(jù)庫便顯得龐大繁雜。模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)定可能就會對模型的訓(xùn)練速度及精度有所影響，最終對就業(yè)質(zhì)量的預(yù)測精度造成影響。因此，需要對模型的結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)定進行探討，尋找到預(yù)測高職院校大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量的最佳模型。

因此，本文嘗試采用兩種不同結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對大學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量進行分析，對不同隱層數(shù)的模型的預(yù)測精度進行比較分析。

二、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP網(wǎng)絡(luò)（Back Propagation）是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最為廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入-輸出模式映射關(guān)系，而無需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。該網(wǎng)絡(luò)主要包括了一個輸入層和一個輸出層，中間包含了一個或者多個隱含層。每層都具有一定數(shù)量的神經(jīng)元，輸入層的神經(jīng)元數(shù)目對應(yīng)著影響目標值的各因素數(shù)目。層與層之間的神經(jīng)元存在著權(quán)值和閾值，具體的計算公式可參考文獻。

三、研究方法

1.模型數(shù)據(jù)庫的建立。對醫(yī)藥與化材學(xué)院的近三年畢業(yè)生采取問卷調(diào)查形式，問卷調(diào)查內(nèi)容涵蓋了影響大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量的知識因素及個人因素，例如知識因素中的專業(yè)知識因素主要包含了外語過級情況、畢業(yè)生在校期間的班級排名等，個人因素包含了“自我自覺性評價”“自我實踐能力評價”“自我表達能力評價”“自我抗壓能力評價”“自我創(chuàng)新性評價”等。建立模型時需將各個因素進行量化，如“自我實踐能力評價”分為“很強”“較強”“一般”“弱”四個選項，在建立數(shù)據(jù)庫時分別設(shè)定值為“0.99”“0.75”“0.5”“0.25”，將“目前工作的滿意度及未來發(fā)展前景”作為大學(xué)生就業(yè)質(zhì)量的最終評價標準，其選項中“非常滿意”“滿意”“一般”“不滿意”分別設(shè)定值為“0.99”“0.75”“0.5”“0.25”。將各個因素有規(guī)律的量化是建立數(shù)據(jù)庫的基本要求，部分訓(xùn)練樣本的數(shù)據(jù)如表1所示。10個樣本的就業(yè)質(zhì)量目標值量化后分別對應(yīng)0.75、0.5、0.5、0.75、0.75、0.5、0.5、0.75、0.5、0.75。整個調(diào)查問卷過程回收有效問卷85份，任意選擇75份樣本數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫以供模型訓(xùn)練，剩余10樣本數(shù)據(jù)作為“驗證組”，將與模型的“預(yù)測組”進行比較，判斷模型的預(yù)測精度。

2.模型主要參數(shù)的確定。

（1）傳遞函數(shù)及訓(xùn)練函數(shù)的確定。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模過程可直接采用MATLAB工具箱實現(xiàn)，MATLAB提供了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者可根據(jù)自己的需求直接調(diào)用工具箱中有關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計及訓(xùn)練程序。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱提供了建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專用函數(shù)newff （ ），該函數(shù)的調(diào)用格式為：net=newff（PR，[S1 S2 … SN]，{TF1 TF2 … TFN}，BTF，BLF，PF），其中PR為數(shù)據(jù)的取值范圍，通常原始數(shù)據(jù)都要經(jīng)過歸一化處理，處理后其值范圍在[-1，1]之間。Si為第i層的神經(jīng)元數(shù)，總共N層，TFi為第i層的傳遞函數(shù)，本文單、雙隱層的傳遞函數(shù)都設(shè)定為“tansig”，輸出層的傳遞函數(shù)設(shè)為“purelin”。同時，訓(xùn)練函數(shù)選擇“traingdm”函數(shù)，該函數(shù)采用了有動量的梯度下降法，具有較高的訓(xùn)練精度。

（2）單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層神經(jīng)元數(shù)的確定。本文隱含層神經(jīng)元數(shù)的確定參考高大啟提供的一個經(jīng)驗公式：

S=0.51+■（1）

式中，m為輸入層神經(jīng)元數(shù)，n為輸出層神經(jīng)元數(shù)，S為隱含層神經(jīng)元數(shù)，本文輸入層神經(jīng)元數(shù)為9，輸出層神經(jīng)元數(shù)為1，通過計算可得隱含層神經(jīng)元數(shù)為6，因此，本文嘗試大的隱含層神經(jīng)元數(shù)分別為4、5、6、7。

（3）雙隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層神經(jīng)元數(shù)的確定。參考單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層神經(jīng)元數(shù)，雙隱層第一層神經(jīng)元數(shù)分別為5、6、7，第二層神經(jīng)元數(shù)分別為5、6、7，因此共有九個不同結(jié)構(gòu)的雙隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

（4）學(xué)習(xí)率及其他訓(xùn)練參數(shù)的確定。本文的學(xué)習(xí)率設(shè)定為0.1，精度設(shè)定為0.02，訓(xùn)練步數(shù)設(shè)定為200000，訓(xùn)練步長設(shè)定為1000。

（5）Matlab的主要程序。

單隱層BP模型引用程序為：

net=newff（minmax（P），[X，1]，{'tansig'，'purelin'}，'traingdm'）；

雙隱層BP模型引用程序為：

net=newff（minmax（P），[X，Y，1]，{'tansig'，'tansig'，'purelin'}，'traingdm'）；

其中，P為用于訓(xùn)練的樣本各因素量化后的數(shù)據(jù)庫，X與Y分別為第一層與第二層隱含層的神經(jīng)元數(shù)目，T為用于訓(xùn)練的樣本目標量化后的數(shù)據(jù)，Pn為用于模型驗證的原始數(shù)據(jù)。

四、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的仿真

本文采用了75個樣本建立數(shù)據(jù)庫用于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練，10個樣本數(shù)據(jù)用于模型性能的預(yù)測，實驗結(jié)果如表2與表3所示。本文的預(yù)測目標是大學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量，采用的是“目前工作的滿意度以及未來發(fā)展前景”作為就業(yè)質(zhì)量的評價標準。因為本文采用了統(tǒng)計學(xué)模型進行數(shù)據(jù)分析，因此模型仿真后的值為具體數(shù)值，需要進一步對應(yīng)其滿意度，轉(zhuǎn)化后的預(yù)測滿意度與實際滿意度如表3所示。例如當(dāng)單隱含層的神經(jīng)元數(shù)為6時，樣本4的預(yù)測值為0.6216，相比較0.75，0.6216更加接近0.5，因此對應(yīng)的滿意度為“一般”，與實際值相同。

從表3可以看出，當(dāng)隱含層數(shù)為一層，隱含層神經(jīng)元數(shù)為5時，模型預(yù)測的精確度達到了90%，其他結(jié)構(gòu)模型的預(yù)測精度都低于該模型。特別是對于雙隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，當(dāng)隱含層節(jié)點數(shù)為6/6時，模型的預(yù)測精度為80%，可以看出，單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測精度要高于雙隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。這就從側(cè)面說明單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是具備了高精度的預(yù)測性能。

對于單隱層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型而言，隨著隱含層神經(jīng)元數(shù)的增加，模型的預(yù)測精度呈現(xiàn)了一個先增加后降低的趨勢，說明當(dāng)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行預(yù)測時，隱含層神經(jīng)元數(shù)的選擇對預(yù)測精度有重大影響。合理選擇隱含層神經(jīng)元可提高模型的預(yù)測精度。

五、結(jié)論

本文采用了單、雙隱含層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對大學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量進行了預(yù)測，當(dāng)隱含層神經(jīng)元數(shù)為6時，模型的預(yù)測精度達到了90%，說明該模型具有非常高的預(yù)測精度，模型具備了很強的適用性。當(dāng)對小樣本數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練時，可以采用單隱層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

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