神经网络未被训练,交叉熵保持不变

我用TensorFlow编写了以下多层感知器模型,但它未能进行训练。准确率保持在9%左右,相当于随机猜测,而交叉熵保持在2.56左右,且变化不大。

模型架构如下:

def create_model(fingerprint_input, model_settings, is_training):    if is_training:        dropout_prob = tf.placeholder(tf.float32, name='dropout_prob')    fingerprint_size = model_settings['fingerprint_size']    label_count = model_settings['label_count']    weights_1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([fingerprint_size, 128], stddev=0.001))    weights_2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([128, 128], stddev=0.001))    weights_3 = tf.Variable(tf.truncated_normal([128, 128], stddev=0.001))    weights_out = tf.Variable(tf.truncated_normal([128, label_count], stddev=0.001))    bias_1 = tf.Variable(tf.zeros([128]))    bias_2 = tf.Variable(tf.zeros([128]))    bias_3 = tf.Variable(tf.zeros([128]))    bias_out = tf.Variable(tf.zeros([label_count]))    layer_1 = tf.matmul(fingerprint_input, weights_1) + bias_1    layer_1 = tf.nn.relu(layer_1)    layer_2 = tf.matmul(layer_1, weights_2) + bias_2    layer_2 = tf.nn.relu(layer_2)    layer_3 = tf.matmul(layer_2, weights_3) + bias_3    layer_3 = tf.nn.relu(layer_3)    logits = tf.matmul(layer_3, weights_out) + bias_out    if is_training:        return logits, dropout_prob    else:        return logits

它接受输入大小为fingerprint_size,标签大小为label_count。它有三个隐藏层,每层有128个神经元。我遵循了TensorFlow关于语音数据集的示例,该示例为其他一切提供了框架。在文档中,我所需做的就是包含我自己的神经网络架构,我的代码需要定义这些参数并返回logits。

当我训练另一个预定义的架构时,使用相同的输入和输出,神经网络可以训练。但这个架构却无法训练。这里是一个预定义的架构:

def create_single_fc_model(fingerprint_input, model_settings, is_training):  if is_training:    dropout_prob = tf.placeholder(tf.float32, name='dropout_prob')  fingerprint_size = model_settings['fingerprint_size']  label_count = model_settings['label_count']  weights = tf.Variable(      tf.truncated_normal([fingerprint_size, label_count], stddev=0.001))  bias = tf.Variable(tf.zeros([label_count]))  logits = tf.matmul(fingerprint_input, weights) + bias  if is_training:    return logits, dropout_prob  else:return logits

学习率在前15000步为0.001,在最后3000步为0.0001。这些是默认设置。我也尝试过0.01和0.001,但结果相同。我认为问题出在上述实现中。

有什么想法吗?

提前感谢!


回答:

您可能遇到了梯度消失问题,您的变量被初始化为非常小的值(由stddev参数控制),这种设置在一个层中有效,但在多层的情况下,会导致反向传播过程中梯度消失。尝试增加随机初始化权重变量的标准偏差,例如:

weights_n = tf.Variable(tf.truncated_normal([a, b], stddev=0.1))

并用非零值初始化偏置,例如:

bias_n = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[b]))) 

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