机器学习 Loss大的原因及解决办法 过拟合的原因及解决措施

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机器学习 Loss大的原因及解决办法 过拟合的原因及解决措施

2024-07-16 22:50| 来源: 网络整理| 查看: 265

在从训练资料中得到Loss后,操作路径如下 在这里插入图片描述

Loss is Large 原因 (1)model bias

可能是model太简单/弹性不足,使得Loss没有足够小

解决办法: (1)增加features(增加训练资料范围) (2)Deep Learning(增加层数) 在这里插入图片描述

(2)Optimization

可能是参数优化不足,使得Loss不够小

gradient descent 无法找出合适的参数使得Loss足够小,这里待补充(下节课才讲)

如何判断是哪种原因

若无法正确判断原因,一味寻找,会导致始终找不到足够小的Loss,宛若大海捞针。 在这里插入图片描述

基本解释

通过对比不同模型以判断 在这里插入图片描述 如上图所示,横轴:training过程(即参数更新过程);纵轴:Loss值(左图为测试资料,右图为训练资料) 在testing data中,20-layer的Loss < 56-layer的Loss,但这并不是over fitting所造成。 在Training data中,仍然是20-layer的Loss更低,但56-layer的model弹性明显更好,则说明是56-layer的optimization的问题。

具体操作

将浅的/小的network或者简单模型的Loss和深的network的Loss进行对比 先将浅的/小的network或者简单模型如Linear Model的Loss计算出。再计算更深的network的Loss。 若前者Loss更小,则证明是Optimization的问题 在这里插入图片描述 在上图蓝色框架内: 5-layer model的弹性一定强于前面几层,但Loss却比它们都大,则说明是5-layer的Optimization有问题。

Loss is Small

当训练数据的Loss足够小,在testing数据上进行实践,若testing数据的Loss足够小,则为success!反之则考虑overfitting

introduction of overfitting

在这里插入图片描述 蓝点为training data,用于束缚函数的形状。没有训练资料束缚的位置,当弹性过大时,函数则可以有任意形状,导致在测试资料上得到很大的Loss。

为了避免overfitting,有以下几种解决措施

overfitting solutions

解决措施分为两类:

(1)用更多的数据束缚模型

More training data :需要搜集更多的训练资料 Data augmentation:基于原有资料,来增加资料 在这里插入图片描述

(2)减少模型弹性

在这里插入图片描述

mismatch

过拟合中一种具体的情况——mismatch

可用更多的训练资料克服普通过拟合的情况,但在mismatch中,由于训练资料和测试资料的分布不同,再多训练资料也无济于事

(此处待补充,还没讲)

如何选择最优Loss

在这里插入图片描述 随着model复杂程度增加,Training Loss持续减小,但Testing Loss先减小后增大。我们选择Testing Loss最小的Loss。

在HW中,用Training set得到model,用于通过public和private两个测试作业。训练资料中得出的多个模型中,Loss最小的模型可能在两个测试中得到差距很大的结果。 在这里插入图片描述

Cross Validation

为优化上述情况,我们采用交叉验证的方式: 将Training set分为两组: (1)Training Set — 占90% ,用于寻找model (2)Validation Set — 占10%,用于验证测试 在Validation Set中选取最小mse所用模型,用于测试作业。 在这里插入图片描述

N-fold Cross Validation

在划分Training Set时,为避免Validation Set数据差,我们可采用N-fold Cross Validation 在这里插入图片描述 将Training set数据划分为三份:2份训练资料,一份验证资料。将这三份用不同排列方式划分为3组,将每个模型在这三组中得到的mse列出,并求这三组的mse平均值,选取最小Avg mse的模型。



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