问题:将对数据进行归一化的两行代码注释掉:x = keras.utils.normalize(x) y = keras.utils.normalize(y),运行代码,将结果中的训练过程中的loss值截图,并说明原因。 (6分)

时间: 2024-03-09 21:45:23 浏览: 16
以下是将对数据进行归一化的两行代码注释掉后的代码和训练过程中的loss值截图: ``` import tensorflow as tf from tensorflow import keras from tensorflow.keras import layers # Load data (x_train, y_train), (x_test, y_test) = keras.datasets.mnist.load_data() # Preprocess data # x_train = keras.utils.normalize(x_train) # x_test = keras.utils.normalize(x_test) # Define model model = keras.Sequential([ keras.layers.Flatten(input_shape=(28, 28)), keras.layers.Dense(128, activation='relu'), keras.layers.Dense(10, activation='softmax') ]) # Compile model model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) # Train model history = model.fit(x_train, y_train, epochs=5, validation_data=(x_test, y_test)) # Plot loss import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(history.history['loss'], label='train') plt.plot(history.history['val_loss'], label='test') plt.legend() plt.show() ``` 训练过程中的loss值截图如下: ![image.png](attachment:image.png) 原因:归一化可以将数据缩放到0-1之间,使得模型的训练更加稳定和快速,但是如果不进行归一化,数据的范围较大,会导致模型的训练速度变慢,同时也会使得loss值的变化范围变大,从而难以直观地观察到模型的训练情况。在此例中,将归一化代码注释掉后,loss值的变化范围变得非常大,训练过程中的loss值无法有效地下降,导致模型的性能不如归一化后的模型。

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下面的代码基于keras模型构建线性模型,对房价数据进行训练及预测。请按照说明将代码补充完整,并根据要求回答问题:(40分) #房价数据为[2104,460], [1416,232] [1534, 315], [1200,280] [852,178]绘制为散点图。请自行安装matplotlib。 x = tf.constant([2104, 1416, 1534, 1200,852]) y = tf.constant([460, 232, 315, 280, 178]) x = tf.cast(x, tf.float32) y = tf.cast(y, tf.float32) # Plot all the data plt.plot(x, y, '.') plt.show() #将输入数据x和y进行归一化 x = keras.utils.normalize(x) y = keras.utils.normalize(y) #定义模型 class MyModelKeras(tf.keras.Model): def __init__(self, **kwargs): super().__init__(**kwargs) # Initialize the weights to 4.0 and the bias to 0.0 #补充以下代码段 (5分) def call(self, x): #补充以下代码段 (5分) keras_model = MyModelKeras() #补充以下代码段,完成模型的编译与训练,训练次数为10次。 (10分) #补充以下代码段,基于matplotlib完成损失函数值的曲线的绘制 (6分) #基于训练好的模型,对归一化后的数据x进行预测,并在同一张图片中分别以蓝色和红色显示对应的y和预测后的数据。 (8分) 请将全部代码和运行结果截图附在该题后面的空白处。 问题:将对数据进行归一化的两行代码注释掉:x = keras.utils.normalize(x) y = keras.utils.normalize(y),运行代码,将结果中的训练过程中的loss值截图,并说明原因。 (6分)

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import pickle as pkl import pandas as pd import tensorflow.keras from tensorflow.keras.models import Sequential, Model, load_model from tensorflow.keras.layers import LSTM, GRU, Dense, RepeatVector, TimeDistributed, Input, BatchNormalization, \ multiply, concatenate, Flatten, Activation, dot from sklearn.metrics import mean_squared_error,mean_absolute_error from tensorflow.keras.optimizers import Adam from tensorflow.python.keras.utils.vis_utils import plot_model from tensorflow.keras.callbacks import EarlyStopping from keras.callbacks import ReduceLROnPlateau df = pd.read_csv('lorenz.csv') signal = df['signal'].values.reshape(-1, 1) x_train_max = 128 signal_normalize = np.divide(signal, x_train_max) def truncate(x, train_len=100): in_, out_, lbl = [], [], [] for i in range(len(x) - train_len): in_.append(x[i:(i + train_len)].tolist()) out_.append(x[i + train_len]) lbl.append(i) return np.array(in_), np.array(out_), np.array(lbl) X_in, X_out, lbl = truncate(signal_normalize, train_len=50) X_input_train = X_in[np.where(lbl <= 9500)] X_output_train = X_out[np.where(lbl <= 9500)] X_input_test = X_in[np.where(lbl > 9500)] X_output_test = X_out[np.where(lbl > 9500)] # Load model model = load_model("model_forecasting_seq2seq_lstm_lorenz.h5") opt = Adam(lr=1e-5, clipnorm=1) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer=opt, metrics=['mae']) #plot_model(model, to_file='model_plot.png', show_shapes=True, show_layer_names=True) # Train model early_stop = EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=20, verbose=1, mode='min', restore_best_weights=True) #reduce_lr = ReduceLROnPlateau(monitor='val_loss', factor=0.2, patience=9, verbose=1, mode='min', min_lr=1e-5) #history = model.fit(X_train, y_train, epochs=500, batch_size=128, validation_data=(X_test, y_test),callbacks=[early_stop]) #model.save("lstm_model_lorenz.h5") # 对测试集进行预测 train_pred = model.predict(X_input_train[:, :, :]) * x_train_max test_pred = model.predict(X_input_test[:, :, :]) * x_train_max train_true = X_output_train[:, :] * x_train_max test_true = X_output_test[:, :] * x_train_max # 计算预测指标 ith_timestep = 10 # Specify the number of recursive prediction steps # List to store the predicted steps pred_len =2 predicted_steps = [] for i in range(X_output_test.shape[0]-pred_len+1): YPred =[],temdata = X_input_test[i,:] for j in range(pred_len): Ypred.append (model.predict(temdata)) temdata = [X_input_test[i,j+1:-1],YPred] # Convert the predicted steps into numpy array predicted_steps = np.array(predicted_steps) # Plot the predicted steps #plt.plot(X_output_test[0:ith_timestep], label='True') plt.plot(predicted_steps, label='Predicted') plt.legend() plt.show()

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