Точность тестового набора очень высока после очень немногих эпох в наборе данных mnist - PullRequest
0 голосов
/ 23 января 2019

С очень небольшим количеством эпох эта модель учится очень быстро классифицировать между 1 и 0, что заставляет меня думать, что что-то не так.

Ниже код загружает набор данных mnist, извлекает изображения mnist, которые содержат только 1 или 0.Случайная выборка размером 200 выбирается из этого подмножества изображений mnist.Эта случайная выборка - это набор данных, на котором обучается модель.Всего за 2 эпоха модель достигает 90% + точность тестового набора, это ожидаемое поведение?Я ожидал, что понадобится еще много эпох, чтобы обучить модель достичь такого уровня точности набора тестов.

Код модели:

%reset -f

import torch
import torch.nn as nn
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms
import torch
import torch.nn as nn
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms
import torch.utils.data as data_utils
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.datasets import make_moons
from matplotlib import pyplot
from pandas import DataFrame
import torchvision.datasets as dset
import os
import torch.nn.functional as F
import time
import random
import pickle
from sklearn.metrics import confusion_matrix
import pandas as pd
import sklearn


trans = transforms.Compose([transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (1.0,))])

root = './data'
if not os.path.exists(root):
    os.mkdir(root)
train_set = dset.MNIST(root=root, train=True, transform=trans, download=True)
test_set = dset.MNIST(root=root, train=False, transform=trans, download=True)

batch_size = 64

train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
                 dataset=train_set,
                 batch_size=batch_size,
                 shuffle=True)
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(
                dataset=test_set,
                batch_size=batch_size,
shuffle=True)

class NeuralNet(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(NeuralNet, self).__init__()
        self.fc1 = nn.Linear(28*28, 500)
        self.fc2 = nn.Linear(500, 256)
        self.fc3 = nn.Linear(256, 2)
    def forward(self, x):
        x = x.view(-1, 28*28)
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
        return x

num_epochs = 2
random_sample_size = 200

values_0_or_1 = [t for t in train_set if (int(t[1]) == 0 or int(t[1]) == 1)]
values_0_or_1_testset = [t for t in test_set if (int(t[1]) == 0 or int(t[1]) == 1)]

print(len(values_0_or_1))
print(len(values_0_or_1_testset))

train_loader_subset = torch.utils.data.DataLoader(
                 dataset=values_0_or_1,
                 batch_size=batch_size,
                 shuffle=True)

test_loader_subset = torch.utils.data.DataLoader(
                 dataset=values_0_or_1_testset,
                 batch_size=batch_size,
                 shuffle=False)

train_loader = train_loader_subset

# Hyper-parameters 
input_size = 100
hidden_size = 100
num_classes = 2
# learning_rate = 0.00001
learning_rate = .0001
# Device configuration
device = 'cpu'
print_progress_every_n_epochs = 1

model = NeuralNet().to(device)

# Loss and optimizer
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)  

N = len(train_loader)
# Train the model
total_step = len(train_loader)

most_recent_prediction = []
test_actual_predicted_dict = {}

rm = random.sample(list(values_0_or_1), random_sample_size)
train_loader_subset = data_utils.DataLoader(rm, batch_size=4)

for epoch in range(num_epochs):
    for i, (images, labels) in enumerate(train_loader_subset):  
        # Move tensors to the configured device
        images = images.reshape(-1, 2).to(device)
        labels = labels.to(device)

        # Forward pass
        outputs = model(images)
        loss = criterion(outputs, labels)

        # Backward and optimize
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()

    if (epoch) % print_progress_every_n_epochs == 0:
        print ('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, i+1, total_step, loss.item()))


predicted_test = []
model.eval()  # eval mode (batchnorm uses moving mean/variance instead of mini-batch mean/variance)
probs_l = []

predicted_values = []
actual_values = []
labels_l = []

with torch.no_grad():
    for images, labels in test_loader_subset:
        images = images.to(device)
        labels = labels.to(device)
        outputs = model(images)
        _, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
        predicted_test.append(predicted.cpu().numpy())

        sm = torch.nn.Softmax()
        probabilities = sm(outputs) 
        probs_l.append(probabilities)  
        labels_l.append(labels.cpu().numpy())

    predicted_values.append(np.concatenate(predicted_test).ravel())
    actual_values.append(np.concatenate(labels_l).ravel())

if (epoch) % 1 == 0:
    print('test accuracy : ', 100 * len((np.where(np.array(predicted_values[0])==(np.array(actual_values[0])))[0])) / len(actual_values[0]))

Выход модели (12665 ​​и 2115 представляют размеры обучающего и тестового набора):

12665
2115
Epoch [1/2], Step [50/198], Loss: 0.1256
Epoch [2/2], Step [50/198], Loss: 0.0151
test accuracy :  99.76359338061465

/anaconda3/envs/pytorch/lib/python3.7/site-packages/ipykernel_launcher.py:143: UserWarning: Implicit dimension choice for softmax has been deprecated. Change the call to include dim=X as an argument.

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/ 24 января 2019

Вот мои 2 цента в вашем бинарном эксперименте.

Может показаться, что вы значительно уменьшили сложность своего набора данных, и, учитывая большое количество нейронов в промежуточных слоях, ожидается, что ваша модель будет сходиться очень быстро.

Обратите внимание, что набор данных MNIST имеет канал 1, и это делает задачу очень простой.

Вы можете попробовать поиграть с CIFAR10 и посмотреть, получаете ли вы высокую точность всего за 2 эпохи.

0 голосов
/ 23 января 2019

Это не особенно корректный вопрос, потому что то, что ожидается, является полностью субъективным.При этом, I не удивлен, потому что 0 и 1 очень разные цифры.Например, 0 имеет фон, окруженный передним планом, тогда как 1 - нет - это почти непогрешимый тест, чтобы различить два.В качестве проверки работоспособности я бы поменял 0 на 7, что похоже на 1.Я ожидаю увидеть значительно более низкий уровень успеха.Тем не менее, это проверка работоспособности - даже если она прошла, в вашем методе могут быть ошибки или ошибки.

...