如何为 binary_crossentropy、activation=sigmoid 和 activation=softmax 指定 model.compile？

Question

我正在尝试弄清楚如何将 activation=sigmoid 和 activation=softmax 与正确的 model.compile() 损失参数相匹配。特别是与 binary_crossentropy.

相关的那些

我研究了相关主题并阅读了文档。我还建立了一个模型并让它与 sigmoid 但不是 softmax 一起工作。而且我无法使用“from_logits”参数使其正常工作。

具体来说，here 它表示：

Args:

from_logits: Whether output is expected to be a logits tensor. By default, we consider that output encodes a probability distribution.

这告诉我，如果您使用 sigmoid 激活，您需要“from_logits=True”。对于 softmax 激活，您默认需要“from_logits=False”。这里我假设 sigmoid 提供 logits 并且 softmax 提供概率分布。

接下来是一些代码：

model = Sequential()
model.add(LSTM(units=128,
               input_shape=(n_timesteps, n_features), 
               return_sequences=True))
model.add(Dropout(0.3))
model.add(LSTM(units=64, return_sequences=True))
model.add(Dropout(0.3))
model.add(LSTM(units=32))
model.add(Dropout(0.3))
model.add(Dense(16, activation='relu'))
model.add(Dropout(0.3))
model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

注意最后一行使用了 sigmoid 激活。那么：

model.compile(optimizer=optimizer,
              loss='binary_crossentropy',  
              metrics=['accuracy'])

这工作正常，但它正在使用默认值 "from_logits=False"，它期望概率分布。

如果我执行以下操作，它会失败：

model.compile(optimizer=optimizer,
              loss='binary_crossentropy',  
              metrics=['accuracy'],
              from_logits=True) # For 'sigmoid' in above Dense

出现此错误消息：

ValueError: Invalid argument "from_logits" passed to K.function with TensorFlow backend

如果我尝试将 softmax 激活用作：

model.add(Dense(1, activation='softmax'))

它运行了，但我得到了 50% 的准确率结果。 sigmoid 我得到了 +99% 的准确率。（我正在使用一个非常人为设计的数据集来调试我的模型，并期望非常高的准确性。此外，它是一个非常小的数据集，会过拟合，但现在还可以。）

所以我希望我应该能够在编译函数中使用“from_logits”参数。但它不识别该参数。

另外我想知道为什么它适用于 sigmoid 激活而不适用于 softmax 激活以及如何让它与 softmax 激活一起使用。

谢谢，

乔恩

Answer 1

要在损失函数中使用 from_logits，必须将其传递到 BinaryCrossentropy 对象初始化中，而不是在模型编译中。

你必须改变这个：

model.compile(optimizer=optimizer,
              loss='binary_crossentropy',  
              metrics=['accuracy'],
              from_logits=True)

对此：

model.compile(optimizer=optimizer,
              loss=tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True),  
              metrics=['accuracy'])

但是，如果您在网络的最后一层使用 softmax 或 sigmoid，则 不需要 from_logits=True。 Softmax 和 sigmoid 输出 [0, 1] 之间的归一化值，在此上下文中将其视为概率。

查看此问题了解更多信息：What is the meaning of the word logits in TensorFlow?

现在要解决 softmax 的 50% 准确度问题，请更改以下代码：

model.add(Dense(1, activation='softmax'))

对此：

model.add(Dense(2, activation='softmax'))  # number of units = number of classes

请记住，当您使用 softmax 时，您输出的是示例属于每个 class 的概率。因此，每个可能的 class 都需要一个单位，在二进制 classification 上下文中将是 2 个单位。

如何为 binary_crossentropy、activation=sigmoid 和 activation=softmax 指定 model.compile？

How To specify model.compile for binary_crossentropy, activation=sigmoid and activation=softmax?

python

keras

tensorflow

activation-function

loss-function