MATALB创建LSTM,训练集精度高但是测试集精度很低是什么原因?

基于matlab构建了LSTM的分类网络。数据包含7个特征量,输出标签为七个。每个训练样本大小不同,大致为7x100.

但是在训练过程中训练进度显示准确度已经达到100左右,但是测试精度只有50%。

为了控制变量我甚至使用了相同的训练集和测试集,效果依然不一样。请问是什么问题呢?

网络部分参考下文:

// =========================设计LSTM网络=================================
yTrain_categorical=categorical(yTrain);
numClasses=numel(categories(yTrain_categorical));
yTest_categorical=categorical(yTest);
sequenceInput=size(xTrainFeatureSD{1},1); // 如果选了3种特征作为数据,这里改为"3"

// 创建用于sequence-to-label分类的LSTM步骤如下:
// 1. 创建sequence input layer
// 2. 创建若干个LSTM layer
// 3. 创建一个fully connected layer
// 4. 创建一个softmax layer
// 5. 创建一个classification outputlayer
// 注意将sequence input layer的size设置为所包含的特征类别数,本例中,1或2或3,取决于你用了几种特征。fully connected layer的参数为分类数,本例中为8.
layers = [ ...
    sequenceInputLayer(sequenceInput)
     lst

### MATLAB 中实现 LSTM 预测模型 #### 创建 LSTM 网络模型 在 MATLAB 的 Deep Learning Toolbox 中,可以通过定义层结构来创建一个适合时间序列预测的 LSTM 模型。以下是构建 LSTM 模型的关键步骤: 1. **定义网络层数** 定义输入层、LSTM 层和其他必要的全连接层或回归层。 2. **指定训练选项** 设置优化器参数(如 Adam)、最大迭代次数、梯度阈值等。 3. **训练模型** 利用 `trainNetwork` 函数完成模型训练过程。 4. **进行预测** 使用已训练好的模型对新数据进行单步或多步预测。 以下是一个完整的代码示例[^1][^2]: ```matlab % 数据准备 XTrain = data.XTrain; % 输入特征 (NxD矩阵) YTrain = data.YTrain; % 输出目标 (Nx1向量) % 定义 LSTM 网络架构 inputSize = size(XTrain, 1); numHiddenUnits = 200; layers = [ sequenceInputLayer(inputSize) lstmLayer(numHiddenUnits,'OutputMode','last') % 单步预测模式 fullyConnectedLayer(1) % 对应输出维度 regressionLayer]; % 训练选项配置 options = trainingOptions('adam', ... 'MaxEpochs',100,... 'GradientThreshold',1,... 'InitialLearnRate',0.005,... 'LearnRateSchedule','piecewise',... 'LearnRateDropFactor',0.2,... 'LearnRateDropPeriod',50,... 'Verbose',false,... % 关闭详细日志 'Plots','training-progress'); % 显示训练进度图 % 开始训练 net = trainNetwork(XTrain,YTrain,layers,options); % 测试阶段 XTest = data.XTest; YPred = predict(net,XTest); % 进行预测 ``` #### 时间序列多步预测 对于多步预测场景,通常需要重新设计 LSTM 的输出模式并循环调用预测函数。下面展示了一个简单的多步预测方法[^3]: ```matlab % 初始化存储变量 numTimeStepsPredict = 50; % 要预测的时间步数 outputSequence = zeros(numTimeStepsPredict,1); nextInput = XTest(:,end); % 最初的输入取自最后一个测试样本 for i = 1:numTimeStepsPredict % 基于当前输入做一步预测 nextStepPred = predictAndUpdateState(net,nextInput'); % 存储预测结果 outputSequence(i) = nextStepPred; % 更新下一个输入为本次预测的结果 nextInput = nextStepPred'; end % 可视化结果 figure; plot(outputSequence, 'r-o', 'LineWidth', 1.5); hold on; plot(data.TrueFutureValues, 'b-x', 'LineWidth', 1.5); legend('预测值', '真实值'); xlabel('时间步'); ylabel('数值'); title('LSTM 多步预测结果'); ``` #### 性能评估与优化建议 为了提升 LSTM 模型的表现,可以从以下几个方面入手[^4]: - 提高隐藏单元数量以增强表达能力; - 添加正则化项防止过拟合; - 尝试不同的激活函数或者引入注意力机制改进长期依赖捕捉效果; - 如果硬件条件允许,则可考虑分布式计算加速收敛速度; ---
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