自定义损失函数的结果与内置损失函数的结果不匹配

我在TensorFlow中实现了一个自定义的二元交叉熵损失函数。为了测试这个函数,我将其与TensorFlow中的内置二元交叉熵损失函数进行了比较。但是,在两种情况下我得到了非常不同的结果。我无法理解这种行为。

def custom_loss(eps,w1,w2):    def loss(y_true, y_pred):        ans = -1*(w1*y_true*tf.log(y_pred+eps) + w2*(1-y_true)*tf.log(y_pred+eps))        return ans    return loss

我将eps设置为1e-6,w1=1,w2=1。当使用我的损失函数实现时,损失值迅速下降到很小的值。而使用TensorFlow的内置损失函数时,损失值则是稳步下降的。

编辑:以下是输出结果:

1: 使用自定义实现:

1/650 […………………………] – ETA: 46:37 – loss: 0.8810 – acc: 0.50

2/650 […………………………] – ETA: 41:27 – loss: 0.4405 – acc: 0.40

3/650 […………………………] – ETA: 39:38 – loss: 0.2937 – acc: 0.41

4/650 […………………………] – ETA: 38:44 – loss: 0.2203 – acc: 0.45

5/650 […………………………] – ETA: 38:13 – loss: 0.1762 – acc: 0.46

6/650 […………………………] – ETA: 37:47 – loss: 0.1468 – acc: 0.42

7/650 […………………………] – ETA: 37:29 – loss: 0.1259 – acc: 0

  1. 使用内置损失函数,eps=1e-7。

1/650 […………………………] – ETA: 48:15 – loss: 2.4260 – acc: 0.31

2/650 […………………………] – ETA: 42:09 – loss: 3.1842 – acc: 0.46

3/650 […………………………] – ETA: 40:10 – loss: 3.4615 – acc: 0.47

4/650 […………………………] – ETA: 39:06 – loss: 3.9737 – acc: 0.45

5/650 […………………………] – ETA: 38:28 – loss: 4.5173 – acc: 0.47

6/650 […………………………] – ETA: 37:58 – loss: 5.1865 – acc: 0.45

7/650 […………………………] – ETA: 37:41 – loss: 5.8239 – acc: 0.43

8/650 […………………………] – ETA: 37:24 – loss: 5.6979 – acc: 0.46

9/650 […………………………] – ETA: 37:12 – loss: 5.5973 – acc: 0.47

输入是来自MURA数据集的图像。为了保持测试的一致性,相同的图像在两种测试中都使用了。


回答:

你的实现中有一个小错误。

你有:

ans = -1*(w1*y_true*tf.log(y_pred+eps) + w2*(1-y_true)*tf.log(y_pred + eps))

而我认为你想要的是:

ans = -1*(w1*y_true*tf.log(y_pred+eps) + w2*(1-y_true)*tf.log(1 - y_pred + eps))

通常我们还需要对这个损失取平均值,因此我们的实现应该是:

def custom_loss(eps,w1,w2):    def loss(y_true, y_pred):        ans = -1*(w1*y_true*tf.log(y_pred+eps) + w2*(1-y_true)*tf.log(1-y_pred+eps))        return tf.reduce_mean(ans)    return loss

现在我们可以将其与现成的实现进行测试:

y_true = tf.constant([0.1, 0.2])y_pred = tf.constant([0.11, 0.19])custom_loss(y_true, y_pred)                         # == 0.41316tf.keras.losses.binary_crossentropy(y_true, y_pred) # == 0.41317

我们发现结果匹配到许多小数位(我无法解释这个微小的差异 – 可能是不同的epsilon值? – 但我认为这么小的差异是可以忽略的)

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