在Keras中,即使准确率为1.00,categorical_crossentropy也会返回较小的损失值

我有一个用于多分类问题的LSTM模型。在训练过程中,准确率实际上达到了1.00,但仍然返回了较小的损失值。这意味着什么?所有目标都被正确预测了。为什么损失值不能为零?

adadelta = Adadelta(clipnorm=1.)
model.compile(optimizer=adadelta,
              loss='categorical_crossentropy',
              sample_weight_mode='temporal',
              metrics=['accuracy'])

损失值如下所示。

Epoch 12/12
1000/1000 [==============================] - 38s - loss: 1.2053e-04 - acc: 1.0000    

回答:

网络正在优化损失。在你的情况下,损失是分类交叉熵。分类交叉熵衡量的是正确概率的对数值。

对于一个样本的计算过程如下:你的网络预测得到y_pred,而y_true是真实目标值:y_true是二进制的,因为你想要预测它是否属于某个类别,而y_pred是一个介于0和1之间的浮点数,可以解释为属于该类别的概率。

单个样本的公式为:

loss_sample = y_true * ln(y_pred) + (1-y_true) * ln(1-y_pred)

因此,如果y_true为1(样本属于该类别),那么loss_sample = ln(y_pred);如果y_true为0,那么loss_sample = ln(1-y_pred)。这有道理,因为如果y_true为1,你希望损失尽可能小,所以你希望y_pred为1。如果y_true为0,你的损失会随着1-y_pred接近1而减小,也就是说y_pred接近0。

至于准确率,如果所有样本属于正确类别的概率超过0.5阈值,那么准确率将等于1。

这意味着,如果你的训练集有3个样本和目标y1 = 1y2 = 0y3 = 1,你预测y1_hat = 0.6y2_hat = 0.2y3_hat = 0.9。那么你的准确率将是100%,但你的损失将是loss = ln(0.6) + ln(1-0.2) + ln(0.9),这不是零。

总结:你预测的是属于某个类别的概率,损失计算的是正确性的置信度,而准确率只是基于预测做出的决策,不考虑置信度。

你可以拥有完美的准确率分数,因为你的网络做出了正确的决策,但损失值为正数,因为你的网络对结果不是完全自信。

这样更清楚了吗?

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