模型训练时loss出现Nan的原因分析

本文深入探讨了在使用TensorFlow进行深度学习时遇到NAN问题的原因,包括数据不正确、学习率设置不当、激活函数选择错误、数据未归一化及异常操作等问题,并提供了相应的解决策略。

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  • 下面的分析都是基于tensorflow
  • 数据不正确
    • 比如说我们处理的实际是一个N分类问题的时候,在tensorflow中,我们计算cross entropy的时候将其当作一个M分类问题。如果N>M, 则在计算loss的时候不会报错,计算得到的loss直接就是NAN
  • 学习率过大
    • 有时候学习率过大也会导致NAN,为了判别这种错误,我们只需要将学习率设置为0,看是否会继续出现NAN,如果还会出现NAN,则可以排除这种错误。
  • 激活函数有误
    • 比如我们使用 x 1 2 x^{\frac{1}{2}} x21,作为激活函数的时候,其在x<=0处是不可导的,此时也会产生NAN的问题。
    • 上述的例子也说明了,当我们在计算l2loss的时候为何不去开根号,而是保留平方的形式。
  • 数据没有归一化
    • 当我们做一个regression任务的时候,如果prediction没有归一化的话,可能会导致prediction值过大,在计算loss的之后容易产生过大的loss值,而导致梯度爆炸,出现NAN的情况。
  • 出现一些异常操作
    • 比如出现除以0,log 0等操作会导致NAN。比如说,我们在归一化的时候,分母是正样本的总数,但是batch内如果没有正样本呢?这时候我们就需要加入一个小的平滑项,或者是判断,如果是0,返回一个0.0。
  • 。。。待续。
### CDDFuse 模型训练 Loss 出现 NaN原因分析 在深度学习模型训练中,Loss 值变为 NaN 是一种常见的问题,可能由多种因素引起。对于 CDDFuse 模型而言,以下是可能导致该现象的主要原因及其对应的解决方案: #### 数据预处理中的异常 如果输入数据存在不合理的数值范围(如无穷大或极小值),可能会导致网络层的计算溢出或下溢,从而引发 Loss 变为 NaN[^1]。 **解决方案:** - 对输入数据进行标准化或归一化操作,确保其分布在合理范围内。 - 使用 `numpy` 或其他工具检查是否存在极端值并剔除这些样本。 ```python import numpy as np def normalize_data(data): mean = np.mean(data, axis=0) std = np.std(data, axis=0) normalized_data = (data - mean) / (std + 1e-7) # 避免分母为零 return normalized_data ``` --- #### 学习率设置过高 过高的学习率会使得梯度更新幅度过大,在反向传播过程中容易造成参数发散,最终使 Loss 趋近于 NaN[^2]。 **解决方案:** - 尝试降低初始学习率,并采用动态调整策略逐步优化收敛速度。 - 如果使用 Adam 等自适应优化器,则可以适当减少 beta 参数来缓解此问题。 ```python from torch.optim import Adam optimizer = Adam(model.parameters(), lr=1e-4, betas=(0.9, 0.99)) ``` --- #### 权重初始化不当 错误的权重初始化方式也可能导致神经元激活函数饱和甚至失效,进而影响整个前馈路径上的稳定性[^3]。 **解决方案:** - 更改默认随机分布至 Xavier/He Normal 初始化方法之一以改善这种情况下的表现效果。 ```python import torch.nn.init as init for name, param in model.named_parameters(): if 'weight' in name: init.xavier_normal_(param.data) elif 'bias' in name: init.constant_(param.data, 0.) ``` --- #### Batch Size 过小 当批次大小不足以代表总体特征空间,每一步 mini-batch 更新都可能存在较大波动性,累积下来便会造成整体不稳定状态而产生 NaN 结果。 **建议措施:** 增加 batch size 至更合适的规模;当然也要注意内存资源限制条件下的可行性权衡考量。 --- ### 总结 通过上述几个方面的排查与修正动作相结合应用之后应该能够有效解决大部分关于 cddfuse 类型项目里遇到类似的 loss 成为了 not-a-number 的难题状况发生几率大大减低下去很多程度上提高了系统的健壮性和可靠性水平等方面都有所体现出来良好成果展示给大家参考借鉴之用!
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