多变量LSTM预测损失和评估

Question

我有一个CNN-RNN模型架构，双向LSTMS用于时间序列回归问题。我的损失并没有超过50个时代。每个时代都有20k个样本。损失在0.001-0.01之间反弹。

batch_size=1
epochs = 50
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam')   
trainingHistory=model.fit(trainX,trainY,epochs=epochs,batch_size=batch_size,shuffle=False)

1. 我试图用不正确配对的X和Y数据来训练模型，其中损失保持在0.5左右，我的X和Y是否具有非线性关系是合理的结论，这可以通过我的模型在更多的时期学习？
2. 我的模型的预测捕获模式，但有一个偏移，我使用动态时间扭曲距离手动检查预测的准确性，有更好的方法吗？

型号：

model = Sequential()
model.add(LSTM(units=128, dropout=0.05, recurrent_dropout=0.35, return_sequences=True, batch_input_shape=(batch_size,featureSteps,input_dim)))
model.add(LSTM(units=32, dropout=0.05, recurrent_dropout=0.35, return_sequences=False))
model.add(Dense(units=2, activation='softmax'))
model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer=opt, metrics=['accuracy'])

Answer 1

如果您测试过：

• 错误的数据：损失~0.5
• 正确的数据：损失~0.01

那么你的模型实际上能够学到一些东西。

那里有一些可能性：

1. 您的输出数据不适合最后一层激活的范围
2. 您的模型达到了当前学习速率的限制（渐变更新步骤太大，无法再改进模型）。
3. 你的模型不足以完成任务。
4. 您的数据有一定程度的随机因素

情况1：

确保您的Y在上次激活功能的范围内。

• 对于tanh（LSTM的默认值），所有Y数据应该在-1和+ 1之间
• 对于sigmoid，介于0和1之间
• 对于softmax，介于0和1之间，但请确保您的最后一个维度不是1，否则所有结果将始终为1。
• 对于relu，介于0和无穷大之间
• 对于linear，任何价值

如果你有一个有限的激活而不是一个无限的激活，会聚会变得更好。 在第一种情况下，您可以使用较低的学习率重新编译（训练后）模型，通常我们将其除以10，其中默认值为0.0001：

案例2：

如果数据正常，请在模型停滞后尝试降低学习率。

adam的默认学习率是0.0001，我们经常除以10：

from keras.optimizers import Adam

#after training enough with the default value: 
model.compile(loss='mse', optimizer=Adam(lr=0.00001)
trainingHistory2 = model.fit(.........)

#you can even do this again if you notice that the loss decreased and stopped again:
model.compile(loss='mse',optimizer=Adam(lr=0.000001)

如果问题是学习率，这将使你的模型比现在学习更多（开始时可能会有一些困难，直到优化器调整自己）。

案例3：

如果你没有成功，也许是时候增加模型的能力了。可能会在图层中添加更多单位，添加更多图层甚至更改模型。

案例4：

你可能无能为力......

但是，如果您像案例3那样增加模型，请小心过度拟合（保留一些测试数据以比较测试损失与训练损失）。

太好的模型可以简单地记住您的数据，而不是学习有关它的重要见解。