Оптимизация гиперпараметра в сверточной нейронной сети - PullRequest
1 голос
/ 07 мая 2020

Я столкнулся с проблемой, касающейся оптимизации гиперпараметров в сверточной нейронной сети для анализа текстовых данных. Во-первых, я объясню свой процесс до сих пор: с помощью различных отличных сообщений в блогах я смог создать CNN, который работает для моего проекта. В своем проекте я пытаюсь предсказать VIX и S&P 500 с помощью утверждений собрания FOM C. Так что в основном у меня есть текстовые данные с одной стороны и финансовые данные (отчеты) с другой стороны. После предварительной обработки и применения Googles Word2Ve c предварительно обученных Word-Embeddings я построил следующую сверточную сеть:

def ConvNet(embeddings, max_sequence_length, num_words, embedding_dim, trainable=False, extra_conv=True,
            lr=0.001, dropout=0.5):
    embedding_layer = Embedding(num_words,
                                embedding_dim,
                                weights=[embeddings],
                                input_length=max_sequence_length,
                                trainable=trainable)

    sequence_input = Input(shape=(max_sequence_length,), dtype='int32')
    embedded_sequences = embedding_layer(sequence_input)

    convs = []
    filter_sizes = [3, 4, 5]

    for filter_size in filter_sizes:
        l_conv = Conv1D(filters=128, kernel_size=filter_size, activation='relu')(embedded_sequences)
        l_pool = MaxPooling1D(pool_size=3)(l_conv)
        convs.append(l_pool)

    l_merge = concatenate([convs[0], convs[1], convs[2]], axis=1)

    # add a 1D convnet with global maxpooling, instead of Yoon Kim model
    conv = Conv1D(filters=128, kernel_size=3, activation='relu')(embedded_sequences)
    pool = MaxPooling1D(pool_size=3)(conv)

    if extra_conv == True:
        x = Dropout(dropout)(l_merge)
    else:
        # Original Yoon Kim model
        x = Dropout(dropout)(pool)
    x = Flatten()(x)
    x = Dense(128, activation='relu')(x)
    preds = Dense(1, activation='linear')(x)

    model = Model(sequence_input, preds)
    sgd = SGD(learning_rate = lr, momentum= 0.8)
    model.compile(loss='mean_squared_error',
                  optimizer= sgd,
                  metrics=['mean_squared_error'])
    model.summary()
    return model

model = ConvNet(train_embedding_weights, MAX_SEQUENCE_LENGTH, len(train_word_index)+1, EMBEDDING_DIM, False)

#define callbacks
early_stopping = EarlyStopping(monitor='val_loss', min_delta=0.01, patience=4, verbose=1)
callbacks_list = [early_stopping]

hist = model.fit(x_train, y_tr, epochs=5, batch_size=33, validation_split=0.2, shuffle=True, callbacks=callbacks_list)

Архитектура моей модели выглядит так:

__________________________________________________________________________________________________
Layer (type)                    Output Shape         Param #     Connected to                     
==================================================================================================
input_1 (InputLayer)            (None, 1086)         0                                            
__________________________________________________________________________________________________
embedding_1 (Embedding)         (None, 1086, 300)    532500      input_1[0][0]                    
__________________________________________________________________________________________________
conv1d_1 (Conv1D)               (None, 1084, 128)    115328      embedding_1[0][0]                
__________________________________________________________________________________________________
conv1d_2 (Conv1D)               (None, 1083, 128)    153728      embedding_1[0][0]                
__________________________________________________________________________________________________

conv1d_3 (Conv1D)               (None, 1082, 128)    192128      embedding_1[0][0]                


__________________________________________________________________________________________________
max_pooling1d_1 (MaxPooling1D)  (None, 361, 128)     0           conv1d_1[0][0]                   
__________________________________________________________________________________________________
max_pooling1d_2 (MaxPooling1D)  (None, 361, 128)     0           conv1d_2[0][0]                   
__________________________________________________________________________________________________
max_pooling1d_3 (MaxPooling1D)  (None, 360, 128)     0           conv1d_3[0][0]                   
__________________________________________________________________________________________________
concatenate_1 (Concatenate)     (None, 1082, 128)    0           max_pooling1d_1[0][0]            
                                                                 max_pooling1d_2[0][0]            
                                                                 max_pooling1d_3[0][0]            
__________________________________________________________________________________________________
dropout_2 (Dropout)             (None, 1082, 128)    0           concatenate_1[0][0]              
__________________________________________________________________________________________________
flatten_1 (Flatten)             (None, 138496)       0           dropout_2[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
dense_3 (Dense)                 (None, 128)          17727616    flatten_1[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
dense_4 (Dense)                 (None, 1)            129         dense_3[0][0]                    
==================================================================================================
Total params: 18,721,429
Trainable params: 18,188,929
Non-trainable params: 532,500

Архитектура модели: enter image description here

Итак, теперь я столкнулся со следующей большой проблемой, и у меня действительно заканчиваются идеи, как ее решить: Оптимизация гиперпараметров

Итак, мой конкретный c вопрос: как выполнить оптимизацию гиперпараметров?

Мой поисковый код:

from hyperopt import fmin, hp, tpe, space_eval, Trials

def train_and_score(args):
    # Train the model the fixed params plus the optimization args.
    # Note that this method should return the final History object.
    test = ConvNet(embeddings=train_embedding_weights, max_sequence_length= MAX_SEQUENCE_LENGTH,
                    num_words=len(train_word_index)+1, embedding_dim= EMBEDDING_DIM,
                   trainable=False, extra_conv=True,
                   lr=args['lr'], dropout=args['dropout'])
    # Unpack and return the last validation loss from the history.
    return test['val_loss'][-1]

# Define the space to optimize over.
space = {
    'lr': hp.loguniform('lr', np.log(0.01), np.log(0.1)),
    'dropout': hp.uniform('dropout', 0, 0.5)
}

# Minimize the training score over the space.
trials = Trials()
best = fmin(fn=train_and_score,
             space=space,
             trials=trials,
             algo=tpe.suggest,
             max_evals=100)

# Print details about the best results and hyperparameters.
print(best)
print(space_eval(space, best))

Сообщение об ошибке c:

__________________________________________________________________________________________________
  0%|          | 0/100 [00:00<?, ?trial/s, best loss=?]
job exception: 'Model' object is not subscriptable

Traceback (most recent call last):
  File "/Users/lukaskoston/Desktop/MasterarbeitFOMCAnalysis/07_Regression/CNN regression neu.py", line 262, in <module>
    max_evals=100)
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/fmin.py", line 482, in fmin
    show_progressbar=show_progressbar,
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/base.py", line 686, in fmin
    show_progressbar=show_progressbar,
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/fmin.py", line 509, in fmin
    rval.exhaust()
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/fmin.py", line 330, in exhaust
    self.run(self.max_evals - n_done, block_until_done=self.asynchronous)
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/fmin.py", line 286, in run
    self.serial_evaluate()
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/fmin.py", line 165, in serial_evaluate
    result = self.domain.evaluate(spec, ctrl)
  File "/Users/lukaskoston/.local/lib/python3.7/site-packages/hyperopt/base.py", line 894, in evaluate
    rval = self.fn(pyll_rval)
  File "/Users/lukaskoston/Desktop/MasterarbeitFOMCAnalysis/07_Regression/CNN regression neu.py", line 248, in train_and_score
    return hist['val_loss'][-1]
TypeError: 'Model' object is not subscriptable

Заранее спасибо, Лукас

1 Ответ

1 голос
/ 07 мая 2020

Ошибка, которую вы получаете, связана с тем, что вы пытаетесь напрямую выделить подмножество модели, которая не является напрямую подмножеством, например, список или словарь.

Ваша функция ConvNet определяет и компилирует модель, но не обучает и не оценивает ее. Вам нужно будет запустить model.fit(), чтобы обучить его и сохранить вывод истории обучения, как вы это делали в первом опубликованном вами скрипте hist = model.fit(...). Затем вы можете изменить оператор возврата train_and_score на что-то вроде return hist.history['val_loss'][-1].

Я бы начал с того, что взял ваш первый фрагмент обучающего кода

early_stopping = EarlyStopping(monitor='val_loss', min_delta=0.01, patience=4, verbose=1)
callbacks_list = [early_stopping]

hist = model.fit(x_train, y_tr, epochs=5, batch_size=33, validation_split=0.2, shuffle=True, callbacks=callbacks_list)

и добавил его в свой train_and_score после определения модели. А затем измените оператор возврата.

...