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python - LSTM 不会过度拟合训练数据

转载 作者:太空宇宙 更新时间:2023-11-04 00:33:19 24 4
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我一直在尝试在 TensorFlow 中使用 LSTM 进行回归,但它不适合数据。我已经成功地在 Keras 中拟合相同的数据(具有相同大小的网络)。我尝试过度拟合正弦波的代码如下:

import tensorflow as tf
import numpy as np

yt = np.cos(np.linspace(0, 2*np.pi, 256))
xt = np.array([yt[i-50:i] for i in range(50, len(yt))])[...,None]
yt = yt[-xt.shape[0]:]

g = tf.Graph()
with g.as_default():
x = tf.constant(xt, dtype=tf.float32)
y = tf.constant(yt, dtype=tf.float32)

lstm = tf.nn.rnn_cell.BasicLSTMCell(32)
outputs, state = tf.nn.dynamic_rnn(lstm, x, dtype=tf.float32)
pred = tf.layers.dense(outputs[:,-1], 1)
loss = tf.reduce_mean(tf.square(pred-y))
train_op = tf.train.AdamOptimizer().minimize(loss)
init = tf.global_variables_initializer()

sess = tf.InteractiveSession(graph=g)
sess.run(init)

for i in range(200):
_, l = sess.run([train_op, loss])
print(l)

这导致 MSE 为 0.436067(而 Keras 在 50 个时期后达到 0.0022),预测范围从 -0.1860 到 -0.1798。我在这里做错了什么?

编辑:当我将我的损失函数更改为以下时,模型会正确拟合:

def pinball(y_true, y_pred):
tau = np.arange(1,100).reshape(1,-1)/100
pin = tf.reduce_mean(tf.maximum(y_true[:,None] - y_pred, 0) * tau +
tf.maximum(y_pred - y_true[:,None], 0) * (1 - tau))
return pin

我还将 predloss 的分配更改为

pred = tf.layers.dense(outputs[:,-1], 99)
loss = pinball(y, pred)

这导致损失在训练时从 0.3 减少到 0.003,并且似乎正确地拟合了数据。

最佳答案

看起来像是形状/广播问题。这是一个工作版本:

import tensorflow as tf
import numpy as np

yt = np.cos(np.linspace(0, 2*np.pi, 256))
xt = np.array([yt[i-50:i] for i in range(50, len(yt))])
yt = yt[-xt.shape[0]:]

g = tf.Graph()
with g.as_default():
x = tf.constant(xt, dtype=tf.float32)
y = tf.constant(yt, dtype=tf.float32)

lstm = tf.nn.rnn_cell.BasicLSTMCell(32)
outputs, state = tf.nn.dynamic_rnn(lstm, x[None, ...], dtype=tf.float32)
pred = tf.squeeze(tf.layers.dense(outputs, 1), axis=[0, 2])
loss = tf.reduce_mean(tf.square(pred-y))
train_op = tf.train.AdamOptimizer().minimize(loss)
init = tf.global_variables_initializer()

sess = tf.InteractiveSession(graph=g)
sess.run(init)

for i in range(200):
_, l = sess.run([train_op, loss])
print(l)

x 在进入 dynamic_rnn 之前得到一个批处理维度 1,因为对于 time_major=False,第一个维度应该是一个批处理方面。重要的是 tf.layers.dense 输出的最后一个维度被挤压掉,这样它就不会用 y 广播 (TensorShape([256, 1])TensorShape([256]) 广播到 TensorShape([256, 256]))。通过这些修复,它收敛了:

5.78507e-05

关于python - LSTM 不会过度拟合训练数据,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/45105645/

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