神经网络中,loss is nan的可能原因与解决方案

1. 处理多分类,我采用的是

全连接+relu+最后的softmax

交叉熵加正则化作为loss

loss=cem+tf.add_n(tf.get_collection('losses'))

然后,遇到了loss间隔出现nan,

2.尝试解决方案:

1,清除nan数据,

2. https://www.jianshu.com/p/79ea75c47004这篇文章提到relu和softmax两层不要连着用,最好将relu改成tanh

    大致是这样调用tf.nn.relu(tf.matmul(y7,w8)+b8)

  于是我把挨着softmax的那层relu改成了tanh。速度变慢了很多,relu误差回传的确速度很快。没有了nan问题

https://blog.youkuaiyun.com/zhuiyuanzhongjia/article/details/80576779这篇文章讲了这三个函数

<think>在深度学习中,当验证损失(val loss)显示为NaN(Not a Number)时,表示损失值计算出现了非数值错误。这通常源于训练过程中的数值不稳定,可能由以下原因导致: ### 常见原因解决方案: 1. **学习率过高**: - 过大的学习率导致参数更新幅度过大,模型发散。 - **解决方案**:降低学习率,或使用学习率调度器。 2. **梯度爆炸**: - 梯度值急剧增大(如超过 `1e38`),使反向传播的权重更新变为无穷大。 - **解决方案**: - 梯度裁剪:`torch.nn.utils.clip_grad_norm_(model.parameters(), max_norm=1.0)` - 权重正则化(L1/L2)。 3. **数据问题**: - 输入数据包含NaN或无穷值(如未处理的缺失值)。 - **解决方案**:检查数据预处理,确保输入数据无异常值。 4. **损失函数设计不当**: - 例如:在自定义损失函数中出现除零操作或对数函数输入负数。 - **解决方案**:检查损失函数逻辑,添加数值稳定项(如 `log(x + eps)`)。 5. **不合适的激活函数**: - 如使用ReLU导致某些神经元“死亡”,输出为0并传播NaN。 - **解决方案**:替换为LeakyReLU等激活函数。 ### 诊断步骤: ```python # 示例:检查数据中是否存在NaN import numpy as np if np.isnan(training_data).any(): print("训练数据包含NaN!") # 在PyTorch训练循环中添加梯度监控 for inputs, labels in dataloader: optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) # 检查损失是否异常 if torch.isnan(loss): print("发现NaN损失!") break loss.backward() # 检查梯度 for name, param in model.named_parameters(): if param.grad is not None and torch.isnan(param.grad).any(): print(f"参数 {name} 的梯度包含NaN") optimizer.step() ``` §§相关问题§§ 1. 如何避免训练过程中出现梯度爆炸? 2. 数据清洗时如何有效处理缺失值以防止NaN? 3. 哪些损失函数容易导致数值不稳定问题? 4. 学习率设置有哪些最佳实践? 5. 除了NaN,还有哪些异常损失值需要关注?</think>在深度学习中,当验证损失(val loss)显示为 **NaN**(Not a Number)时,表示损失值计算出现了非数值错误。这通常表明训练过程中出现了数值不稳定问题,常见原因包括: ### 主要原因解决方案: 1. **学习率过高** - 过高的学习率导致参数更新幅度过大,模型发散 - **解决方案**:降低学习率(如从0.001降至0.0001),使用学习率调度器 2. **梯度爆炸** - 梯度值过大(如超过 `1e38`),导致权重更新变为无穷大 - **解决方案**: ```python # PyTorch梯度裁剪 torch.nn.utils.clip_grad_norm_(model.parameters(), max_norm=1.0) # TensorFlow梯度裁剪 gradients = tape.gradient(loss, model.trainable_variables) clipped_gradients = [tf.clip_by_norm(g, 1.0) for g in gradients] ``` 3. **数值计算问题** - 损失函数包含不稳定操作(如:`log(0)`,除数为零) - **解决方案**:添加极小值ε避免计算错误 ```python # 交叉熵改进示例 loss = -tf.reduce_sum(y_true * tf.math.log(y_pred + 1e-10)) ``` 4. **输入数据异常** - 数据包含NaN或无穷值 - **解决方案**:数据预处理时添加检查 ```python import numpy as np assert not np.any(np.isnan(train_data)), "训练数据包含NaN值" ``` 5. **网络结构问题** - 层间输出值范围不匹配(如:批归一化层缺失) - **解决方案**:添加归一化层,使用更稳定的激活函数(如ReLU替代sigmoid) ### 诊断步骤: 1. 监控第一批验证数据的损失计算 2. 检查梯度值是否溢出: ```python # PyTorch示例 for name, param in model.named_parameters(): if param.grad is not None: print(f"{name}梯度范围: {param.grad.min().item():.4f} ~ {param.grad.max().item():.4f}") ``` 3. 使用调试模式运行验证集 4. 逐步简化模型结构定位问题层
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