测试集loss值下降问题

首先引入网上的一些说法

train loss 不断下降,test loss不断下降,说明网络仍在学习;
train loss 不断下降,test loss趋于不变,说明网络过拟合;
train loss 趋于不变,test loss不断下降,说明数据集100%有问题;
train loss 趋于不变,test loss趋于不变,说明学习遇到瓶颈,需要减小学习率或批量数目;
train loss 不断上升,test loss不断上升,说明网络结构设计不当,训练超参数设置不当,数据集经过清洗等问题。
这是我一直核对网络的依据,引用自此处,请点击

自己的网络

主要表现为训练集的精度和loss表现正常,测试集的时候前十五左右的epoch表现正常,精度上升,loss下降,但是15epoch后精度和loss都趋于不变的状态。
然后,也找到了大佬分析的的。。我还准备自己分析,美滋滋一波
这个就是和我上面描述的一样,适合我这种新手

<think>嗯,用户想了解在MATLAB中训练神经网络时如何设置训练集和测试集loss对比。首先,我得回想一下MATLAB里神经网络的基本流程。通常,用户会用nntraintool或者trainNetwork函数,可能还涉及到数据划分的问题。 用户提到训练集和测试集loss对比,这可能涉及到过拟合或欠拟合的问题。首先需要确认用户是否了解过拟合的概念,但可能不需要深入解释,因为问题比较具体。接下来,我需要考虑数据划分的方法。MATLAB中常用的有dividerand、divideblock和divideint这些函数,或者直接使用crossvalind进行交叉验证。另外,在训练选项里,比如trainNetwork的trainingOptions中,有ValidationData参数,可以设置验证集,这里验证集可能被用户称为测试集。 然后,训练过程中会输出训练损失和验证损失,用户可能需要可视化这些结果。可能涉及到训练完成后如何提取这些损失,比如使用trainingInfo结构体。然后,如何绘制训练和验证损失的曲线,对比两者的趋势,判断模型是否过拟合。 还需要考虑数据预处理的问题,比如归一化,是否在划分数据前进行,这会影响结果的准确性。另外,可能用户在使用某些内置的网络结构,比如LSTM或CNN,不同的网络结构在数据划分上是否有特别需要注意的地方。 可能用户遇到的问题是训练损失下降但测试损失上升,这时候需要调整正则化参数,比如L2正则化,或者使用dropout层。这些在MATLAB中可以通过网络层参数设置,比如fullyConnectedLayer的'WeightLearnRateFactor'或者添加dropout层。 需要一步步引导用户如何操作,包括数据划分、网络定义、训练选项设置、训练过程监控和结果分析。可能还需要提醒用户注意数据泄露的问题,确保验证集或测试集的数据没有参与训练。 另外,用户可能对训练过程中的输出信息不太清楚,需要解释trainingInfo中的各个字段,比如TrainingLoss和ValidationLoss,以及如何访问这些数据。同时,可能还需要提到使用plot函数来绘制损失曲线,并解释曲线的含义,比如早停法(early stopping)的依据。 总结下来,回答的结构应该是先介绍数据划分方法,再说明如何在训练中设置验证集,然后展示如何获取并可视化损失曲线,最后分析结果和可能的调整策略。需要确保步骤清晰,代码示例正确,并且解释每个步骤的目的,帮助用户理解如何对比训练集和测试集loss,从而优化模型。</think>在MATLAB中训练神经网络时,训练集与测试集(或验证集)的损失对比是评估模型泛化能力的重要指标。以下为分步说明: --- ### **1. 数据划分** MATLAB中常用以下方法划分数据集: - **手动划分**(适用于自定义比例): ```matlab % 假设数据为X(特征)和Y(标签) [trainInd, valInd, testInd] = dividerand(totalSamples, 0.7, 0.15, 0.15); % 70%训练,15%验证,15%测试 XTrain = X(:, trainInd); YTrain = Y(:, trainInd); XVal = X(:, valInd); YVal = Y(:, valInd); ``` - **自动划分**(通过`trainingOptions`指定): ```matlab options = trainingOptions('adam', ... 'ValidationData', {XVal, YVal}, ... % 显式指定验证集 'ValidationFrequency', 50, ... % 每50次迭代验证一次 'Plots', 'training-progress'); % 自动绘制损失曲线 ``` --- ### **2. 定义网络结构** 以简单全连接网络为例: ```matlab layers = [ featureInputLayer(inputSize) fullyConnectedLayer(128) reluLayer dropoutLayer(0.5) % 添加正则化防止过拟合 fullyConnectedLayer(outputSize) softmaxLayer classificationLayer]; ``` --- ### **3. 训练网络并监控损失** ```matlab [net, info] = trainNetwork(XTrain, YTrain, layers, options); ``` - **输出参数`info`**:包含训练过程的详细记录: - `info.TrainingLoss`:训练集损失曲线 - `info.ValidationLoss`:验证集损失曲线 --- ### **4. 可视化损失对比** 手动绘制对比图: ```matlab figure; plot(info.TrainingLoss, 'b-', 'LineWidth', 1.5); hold on; plot(info.ValidationLoss, 'r--', 'LineWidth', 1.5); xlabel('迭代次数'); ylabel('损失'); legend('训练集损失', '验证集损失'); title('训练集 vs 验证集损失对比'); grid on; ``` --- ### **5. 关键分析场景** #### **(1) 理想情况** - 训练损失和验证损失均下降 → 模型正常收敛 $$ \text{训练损失} \approx \text{验证损失} $$ #### **(2) 过拟合** - 训练损失下降,验证损失上升 → 模型过度拟合训练数据 $$ \text{训练损失} \downarrow \quad \text{但} \quad \text{验证损失} \uparrow $$ **解决方法**:增加Dropout层、L2正则化、减少网络复杂度。 #### **(3) 欠拟合** - 训练损失和验证损失均较高 → 模型能力不足 $$ \text{训练损失} \approx \text{验证损失} \quad \text{且较大} $$ **解决方法**:增加网络层数、调整超参数(学习率、批次大小)。 --- ### **6. 补充技巧** - **早停法(Early Stopping)**:通过`trainingOptions`设置: ```matlab options = trainingOptions('adam', ... 'ValidationPatience', 10); % 若验证损失连续10次未下降,则停止训练 ``` - **数据标准化**:对输入数据归一化(如`zscore(X)`)可加速收敛。 --- 通过对比训练集和测试集的损失曲线,能够直观判断模型是否存在过拟合/欠拟合问题,并指导后续调参优化。
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