Keras - 变分自动编码器 NaN 损失

Posted 2023-02-16

【中文标题】Keras - 变分自动编码器 NaN 损失

【英文标题】：Keras - Variational Autoencoder NaN loss

【发布时间】：2018-09-13 00:58:17

【问题描述】：

我正在尝试使用我在 Keras 示例中找到的变分自动编码器的实现 (https://github.com/keras-team/keras/blob/master/examples/variational_autoencoder.py)。

我刚刚重构了代码，以便在 Jupyter 笔记本中更轻松地使用它（我的代码：https://github.com/matbell/Autoencoders/blob/master/models/vae.py）。

但是，当我尝试根据我的数据拟合模型时，我得到以下输出：

Autoencoders/models/vae.py:69: UserWarning: Output "dense_5" missing from loss dictionary. We assume this was done on purpose, and we will not be expecting any data to be passed to "dense_5" during training.
self.vae.compile(optimizer='rmsprop')

Train on 15474 samples, validate on 3869 samples
Epoch 1/50
15474/15474 [==============================] - 1s 76us/step - loss: nan - val_loss: nan
Epoch 2/50
15474/15474 [==============================] - 1s 65us/step - loss: nan - val_loss: nan
Epoch 3/50
15474/15474 [==============================] - 1s 69us/step - loss: nan - val_loss: nan
Epoch 4/50
15474/15474 [==============================] - 1s 62us/step - loss: nan - val_loss: nan

所有训练时期的损失都保持不变。

我不是深度学习和神经网络领域的专家，所以也许我遗漏了一些东西......

这是输入数据，其中data 和labels 是两个pandas.DataFrame。

In: data.shape
Out: (19343, 87)

In: label.shape
Out: (19343, 1)

这就是我在 Jupyter 笔记本中使用 Vae 类（来自我的代码）的方式：

INPUT_SIZE = len(data.columns)
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(data, labels, test_size = 0.2)

vae = Vae(INPUT_SIZE, intermediate_dim=32)
vae.fit(X_train, X_test)

感谢您的帮助！

【问题讨论】：

您能否将您所做的更改添加到原始代码中，以便我们可以更轻松地跟踪您可能会犯的错误？

@ShashiTunga 我报告了原始代码和我的“修改”的链接。如您所见，我没有对代码进行任何更改，我只是将其重新格式化为一个 Python 类，其中包含三个主要方法：init()、fit() 和 encode()。

你用的是哪个版本的 Keras？

【参考方案1】：

您可能希望将 log_var 密集层初始化为零。我自己也遇到了问题（代码略有不同，但实际上是这样做的），结果表明，无论初始化的变化权重多么小，它们都会在几轮 SGD 中爆炸。

epsilon ~N(0,1) 和重建误差之间的随机相关性足以将权重轻轻地带入非零值。

编辑 - 另外，包裹变化的指数确实有助于爆炸梯度。由于指数的原因，将权重的初始值设置为零会给出一个初始变化。将其初始化为较低的负值，同时释放初始接近于零的变化，使梯度在第一次运行时变得巨大。零给了我最好的结果。

【讨论】：

在增加潜在维度时，我一直在努力解决 NAN 损失，设置方差层的初始权重解决了这个问题（nan 错误过去发生在 ~1000 步，现在训练已经超过 400k 步） .列出可以在此处为未来读者完成的其他潜在事情：在存在日志的损失函数中添加 epsilon、渐变裁剪、在各个位置添加 nan 错误检查以进行调试（例如tf.verify_tensor_all_finite）。

您是否知道围绕log_var 变量的权重初始化主题的任何更广泛的讨论？我还发现 Zeros 的行为更好，但除了这篇文章之外，在文献或在线讨论中找不到任何东西。

对不起，我真的不知道关于这个话题的任何讨论，这是我通过反复试验发现的。

@Monstah 你能写下你的解决方案的工作代码吗？

【参考方案2】：

如果以上都没有帮助到你。确保您的输入在 [0, 1] 之间标准化。使用 MNIST 的一种简单方法是

X_train = X_train.astype('float32') / 255.0
X_test = X_test.astype('float32') / 255.0

【参考方案3】：

您的输入由 NaN 值组成，这就是您在输出中看到 Nan 的原因。您可以使用以下方法在 numpy 数组中计算 NaN：

np.count_nonzero(np.isnan(data))

如果 NAN 不相关，只需将它们从您的训练数据中删除或将它们映射到一个特定的常量（如 0 或 -1），这将解决您的问题

【参考方案4】：

我遇到了类似的问题，因为有包含 NaN 的输入。如果其中只有几个带有 NaN 的示例，那么所有的权重和损失也将是 NaN。再次检查数据内容！

【讨论】：

是的，我也使用了错误的输入。我们应该先检查输入。

【参考方案5】：

您不正确地拟合模型。您的健康电话意味着： vae.fit(X = X_train, y = X_test)，虽然应该是：

vae.fit(X_train,X_train , validation_data = X_test)