pytorch训练模型时出现nan原因

这篇博客总结了在训练深度学习模型时loss变为NaN的常见原因,包括学习率过高、梯度爆炸、使用0作除数、计算log0等问题,并提供了相应的解决策略,如降低学习率、梯度剪裁、数据归一化和检查数据质量。此外,还强调了初始化问题可能导致的log0错误,建议通过逐步定位和删除脏数据来解决。

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常见原因-1

一般来说,出现NaN有以下几种情况:
相信很多人都遇到过训练一个deep model的过程中,loss突然变成了NaN。在这里对这个问题做一个总结:

1.如果在迭代的100轮以内,出现NaN,一般情况下的原因是因为你的学习率过高,需要降低学习率。可以不断降低学习率直至不出现NaN为止,一般来说低于现有学习率1-10倍即可。

2.如果当前的网络是类似于RNN的循环神经网络的话,出现NaN可能是因为梯度爆炸的原因,一个有效的方式是增加“gradient clipping”(梯度截断来解决)

3.可能用0作为了除数;

4.可能0或者负数作为自然对数

5.需要计算loss的数组越界(尤其是自己,自定义了一个新的网络,可能出现这种情况)

6.在某些涉及指数计算,可能最后算得值为INF(无穷)(比如不做其他处理的softmax中分子分母需要计算exp(x),值过大,最后可能为INF/INF,得到NaN,此时你要确认你使用的softmax中在计算exp(x)做了相关处理(比如减去最大值等等))

常见原因-2

梯度爆炸,解决方法:调学习率、梯度剪裁、归一化方法:
1、数据归一化(减均值,除方差,或者加入normalization,例如BN、L2 norm等)
2、更换参数初始化方法(对于CNN,一般用xavier或者msra的初始化方法);
3、减小学习率、减小batch size;
4、加入gradient clipping;

原因:
1、学习率太大问题导致梯度爆炸:
原因很简单,学习率较高的情况下,直接影响到每次更新值的程度比较大,走的步伐因此也会大起来。
如下图,过大的学习率会导致无法顺利地到达最低点,稍有不慎就会跳出可控制区域,此时我们将要面对的就是损失成倍增大(跨量级)。
这种情况很容易在网络层数比较深的时候出现,所以同样学习率res50可以,res101,会训练NaN
https://blog.youkuaiyun.com/lrt366/article/details/97616926

常见原因-3

原因很简单,学习率较高的情况下,直接影响到每次更新值的程度比较大,走的步伐因此也会大起来。如下图,过大的学习率会导致无法顺利地到达最低点,稍有不慎就会跳出可控制区域,此时我们将要面对的就是损失成倍增大(跨量级)。

  1. 计算loss的时候有log0,可能是初始化的问题,也可能是数据的问题

     loss突然变nan的原因,很可惜并不是这里其他所有答主所说的“因为梯度爆炸”、“lr过大”、“不收敛”等等原因,
     而是因为training sample中出现了脏数据!脏数据的出现导致我的logits计算出了0,0传给  即nan。
     所以我通过设置batch_size = 1,shuffle = False,一步一步地将sample定位到了所有可能的脏数据,删掉。
     期间,删了好几个还依然会loss断崖为nan,不甘心,一直定位一直删。终于tm work out!
     作者:Scofield
     链接:https://www.zhihu.com/question/49346370/answer/309842972
     来源:知乎
    

警惕!损失Loss为Nan或者超级大的原因,理由原理充分

https://blog.youkuaiyun.com/lrt366/article/details/97616926
在这里插入图片描述

### 回答1: 在训练LSTM出现结果全为NaN的问题通常是由于训练过程中出现了梯度爆炸或梯度消失的情况。 首先,梯度爆炸可能是由于网络数较深,导致反向传播梯度值呈指数级增长。解决这个问题的方法包括:使用梯度裁剪,即设置一个阈值,当梯度超过该阈值进行裁剪;缩小学习率,降低梯度的更新幅度;权重正则化等方法。 其次,梯度消失可能是由于网络数较深,反向传播梯度值太小,使得权重更新几乎没有发生。解决这个问题的方法包括:初始化权重使用较小的随机数,使得梯度不容易消失;使用ReLU、LSTM等激活函数,可以缓解梯度消失问题;使用Batch Normalization进行归一化等。 此外,还可以对输入数据进行预处理,包括归一化、标准化等,减少数据的变化范围,有助于提高网络的稳定性。 同,监控损失函数的变化情况,如果损失函数在训练过程中出现不稳定或发散的情况,也可能导致结果为NaN。在这种情况下,可以考虑调整损失函数的权重或改变网络结构,以提高训练的稳定性。 总之,解决LSTM训练过程中结果全为NaN的问题需要综合考虑网络结构、权重初始化、梯度裁剪、学习率等因素,并根据具体情况采取相应的调整策略,以确保训练的稳定性和结果的有效性。 ### 回答2: 当在PyTorch训练LSTM模型,结果全为NaN(Not a Number),通常是由于以下几个原因导致的。 1. 数据预处理问题:在训练LSTM模型之前,需要对数据进行预处理。检查是否有缺失数据或异常值。如果输入数据包含NaN值,LSTM模型将会返回NaN作为结果。确保数据集中不含NaN值,并对数据进行适当的归一化或标准化。 2. 学习率过高:使用的学习率可能过高,导致训练过程中发生梯度爆炸或梯度消失的情况。尝试减小学习率,可以通过调整优化器的参数来实现,如减小学习率衰减系数或使用较小的固定学习率。 3. 梯度裁剪不足:LSTM模型中存在梯度爆炸的问题,可以尝试增加梯度裁剪的阈值。通过限制梯度值的大小,可以防止梯度爆炸的问题。 4. 网络结构问题:LSTM模型的网络结构可能存在问题。检查网络结构的参数设置,例如隐藏的大小,网络深度等。过大或过小的网络结构可能导致训练不稳定或结果出现NaN。 5. 默认参数问题:检查训练过程中使用的其他参数设置。例如,优化器的选择,损失函数的选择,迭代次数等。尝试更换不同的优化器和损失函数,适当调整迭代次数。 总结来说,当LSTM模型训练过程中出现结果全为NaN,需要仔细检查数据预处理、学习率、梯度裁剪、网络结构和默认参数等方面的问题,并进行相应的调整和优化。
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