神经网络/深度模型训练Debug过程中一些总结和经验

神经网络/模型训练Debug

深度模型的Debug与一般程序的Debug有很大的不同. 一般程序的Debug通常可以通过简单地打断点调试出来. 而深度模型通常会出现程序的所有模块都可以正常跑通, 但就是模型效果与正常情况相去甚远, 这种Debug就非常的困难.

尤其对于大模型来说, 一处"笔误"可能也会导致很大的问题.

因此, 这里总结常见的Bug以及Debug经验.

常见Bug

1. 某一部分参数梯度总为0

可能是程序里存在"笔误", 有一部分的参量并没有加入模型中进行运算

2. Loss不下降

(未完待续)

Debug经验

1. 检查激活函数的输入值

使用Relu系的激活函数时, 如果输入激活函数前的数值异常大, 那么可能导致之后的结果出现问题.

使用Sigmoid时, 如果输入激活函数前的数值远远超出了其激活范围(即[-1,1]), 也可能导致训练出现严重问题.

2. 检查梯度

  • 检查梯度是否消失
  • 检查梯度是否爆炸

具体方法:直接输出各个参数的梯度

def _print_grad(self, model):
        '''Print the grad of each layer'''
        for name, parms in model.named_parameters():
                    print('-->name:', name, '-->grad_requirs:',parms.requires_grad, ' -->grad_value:',parms.grad)

先输出该层参数是否存在梯度, 再输出梯度值. 这个函数应该放在梯度反向传播计算之后, 即loss.backward()之后.

3. 消融实验

如果一个深度模型中有多个模块, 可以使用消融实验的方法对每个模块进行测试.

这样可以先定位出问题出在哪个模块里, 即缩小bug的范围.

如果每个模块都有问题, 那么则应该去检查数据输入以及训练部分是否存在问题.

⭐️ 我觉得这各方法非常重要, 因为他能帮助定位bug的范围. 其实debug最大的难点就在于确定bug的位置.

4. 使用最短的时间

如果问题不是训练本身的精度不够等问题, 可以适当调整batch size的大小来加快训练.

这样可以提高debug效率.

5. 静下心来

遇到bug首先要静下心来想问题可能出现的地方, 然后一步步去排查.

最好是能将问题以及排查结果进行记录, 这样可以更好地分析问题所在.

切忌还没有想好问题就一遍遍地跑训练, 其实这样做是非常浪费时间的.

在很多次尝试后, 都没能够将bug排除也是很有可能遇到的事情, 这时候会非常烦躁, 不利于问题的分析. 建议先去完成其他的任务, 在冷静下来后再继续进行debug(本人亲测有效, 有时甚至第二天一开始就干掉了bug).

ps: 之后我会随着学习的深入, 不断进行更新~

### 调试深度学习模型的方法技巧 调试神经网络模型可能是一项具有挑战性的任务,这需要对软件开发机器学习技术的不同领域有深刻的理解经验[^3]。为了有效调试深度学习模型,建议采用以下几种方法技术: #### 1. 数据验证与清理 确保输入数据的质量至关重要。应仔细检查并清洗训练集中的异常值或错误标签,因为这些都会影响最终性能。 #### 2. 模型架构审查 当遇到收敛困难或其他未预期行为时,重新审视所选架构是否适合当前的任务目标也很重要。有时简单的调整如改变激活函数类型就能显著改善效果。 #### 3. 使用可视化工具辅助诊断 利用TensorBoard等可视化平台可以帮助直观地观察损失曲线变化趋势、权重分布情况以及其他内部状态信息,从而更容易发现潜在问题所在之处[^2]。 #### 4. 实施梯度检测机制 通过计算参数更新过程中各层之间的反向传播误差大小来进行监控;如果某些地方出现了过大或者过小的情况,则可能是由于初始化不当造成的爆炸/消失现象所致。 ```python import torch.nn as nn from torch.optim import Adam def check_gradients(model, optimizer): for name,param in model.named_parameters(): if param.grad is not None and (torch.isnan(param.grad).any() or torch.isinf(param.grad).any()): print(f'Gradient of {name} has NaNs or Infs') ``` #### 5. 尝试不同的优化器配置 除了SGD之外还有许多其他类型的优化算法可供选择(比如Adam),适当调节其超参组合往往能取得更好的泛化能力。 #### 6. 执行单元测试 针对每一个组件编写独立的功能性检验程序,确保它们都能按照预期工作后再集成起来形成完整的流水线作业流程。 #### 7. 记录日志文件以便后续分析 保存每次迭代后的关键指标数值到本地磁盘上作为历史记录供日后查阅对比之用。
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