• TCN+SE+SMOTE分类效果反而下降,怎么办


    关注 码龄 粉丝数 原力等级 -- 被采纳 被点赞 采纳率 桃汁甜饼 2024-05-14 22:48 采纳率: 40% 浏览 8 首页/ 人工智能 / TCN+SE+SMOTE分类效果反而下降,怎么办 分类人工智能机器学习 在做一个用TCN完成分类任务,我首先用改进的SMOTE进行了数据增强,效果如下: 让TCN加上SE注意力机制效果如下: 但是当TCN+SMOTE以后效果一点也不好,我应该怎么改进: 收起 写回答 好问题 0 提建议 追加酬金 关注问题 微信扫一扫 点击复制链接 分享 邀请回答 编辑 收藏 删除 结题 收藏 举报 追加酬金 (90%的用户在追加酬金后获得了解决方案) 当前问题酬金 ¥ 0 (可追加 ¥500) ¥ 15¥ 20¥ 50¥ 100¥ 200 支付方式 扫码支付 二维码出错 点击刷新 支付金额 15 元 提供问题酬金的用户不参与问题酬金结算和分配 支付即为同意 《付费问题酬金结算规则》 结题 再想想 删除 再等等

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    • 阿里嘎多学长 2024-05-14 22:48
      关注

      以下内容由CHATGPT及阿里嘎多学长共同生成、有用望采纳:


      【您想要解决的问题】: 您提问的目的是解决在使用TCN(Temporal Convolutional Network,时序卷积网络)进行分类任务时,通过数据增强(特别是改进的SMOTE)和加入SE(Squeeze-and-Excitation,挤压-激励)注意力机制后,分类效果反而下降的问题。

      【图片内容】:

      1. 第一张图片显示了使用改进的SMOTE进行数据增强后的分类效果,包括不同类别(Fixations、Saccades、Pursuits、Noise/Blink)的精确度(precision)、召回率(recall)、F1分数(f1-score)和支持度(support),以及整体的准确率(accuracy)和宏平均(macro avg)、加权平均(weighted avg)指标。
      2. 第二张图片显示了在TCN上加上SE注意力机制后的分类效果,同样包含上述指标。
      3. 第三张图片显示了在TCN和SMOTE结合使用后的分类效果,可以看出各项指标相比前两张图片有所下降。

      【问题出现原因】: 问题可能出现的原因包括但不限于:

      • SMOTE数据增强可能导致过拟合,特别是当数据集中某些类别的样本数量较少时,SMOTE可能会生成过多的相似样本,导致模型对这些样本过度敏感。
      • TCN和SE注意力机制的结合可能已经足够处理数据中的某些特征,而SMOTE的引入可能破坏了这种平衡,导致模型性能下降。
      • SMOTE生成的样本可能在特征空间中分布不均匀,导致模型难以学习到泛化能力更强的决策边界。

      【问题解决方案】:

      1. 重新评估SMOTE的使用:考虑减少SMOTE生成的样本数量,或者调整其参数,如邻居的数目(k值)。
      2. 特征分析:进行深入的特征分析,查看SMOTE生成的样本是否引入了过多的噪声。
      3. 模型调参:对TCN和SE的参数进行细致的调整,找到最适合当前数据集的配置。
      4. 尝试其他数据增强方法:除了SMOTE,还可以尝试其他数据增强技术,如随机裁剪、翻转等,以提高模型的泛化能力。
      5. 使用正则化技术:在模型训练中加入正则化项,如L1或L2正则化,以减少过拟合的风险。

      【提供代码】: 由于您没有提供具体的代码,我将提供一个使用SMOTE进行数据增强的示例代码,以及如何使用TCN和SE的伪代码。请注意,您需要根据实际情况调整代码。

      # 假设您已经有了一个数据集X,标签为y
      from imblearn.over_sampling import SMOTE
      smote = SMOTE(sampling_strategy='auto', k_neighbors=5)
      X_resampled, y_resampled = smote.fit_resample(X, y)
      
      # TCN和SE的实现将依赖于您使用的框架,这里以伪代码表示
      # model = TCN() + SE()
      # model.fit(X_resampled, y_resampled)
      
      # 评估模型性能
      # scores = model.evaluate(X_test, y_test)
      

      【代码运行方式】: 运行上述代码需要Python环境,以及安装了必要的库,如imblearn用于SMOTE,和您选择的深度学习框架(如TensorFlow或PyTorch)。

      【代码预期运行结果】: 预期结果是模型在测试集上的性能有所提升,特别是在精确度、召回率和F1分数上。

      【推荐相关链接】:

      请根据您的具体情况调整上述建议和代码。希望这些建议能帮助您解决问题。

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    • 专家-皆知 2024-05-14 22:48
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      检查过拟合、调整超参数、尝试其他数据增强方法。

      以上回复有部分引自免费微信小程序:皆我百晓生。 如问题尚未解决,还请稍待,如有疑问请回复进一步沟通。

      评论
      专家-皆知 回复 桃汁甜饼 2024-05-14 22:49

      从您提供的信息来看,您尝试了不同的方法来提升模型的性能,包括使用时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)、注意力门控机制(Squeeze and Excitation, SE)以及样本不平衡处理技术SMOTE。然而,在将TCN与SMOTE结合后,模型的性能似乎有所下降。针对这种情况,我们可以考虑以下几个步骤进行优化:

      1. 数据预处理:确保您的数据已经正确地进行了标准化、归一化或z-score规范化。这有助于不同特征之间的比较。

      2. SMOTE参数调整:SMOTE可能会对少数类产生过多的合成样本,导致过拟合。您可以尝试调整SMOTE的k值(用于近邻搜索的邻居数量),或者使用其他过采样方法,比如ADASYN(Adaptive Synthetic Sampling)或Borderline SMOTE。

      3. 模型复杂度:检查您的TCN模型是否过于复杂。过复杂的模型可能会导致过拟合。可以尝试减少层数、卷积核的数量或大小,或者增加正则化(如L1、L2或Dropout)。

      4. 学习率调整:过高的初始学习率可能导致梯度更新过大,不利于收敛。您可以降低学习率,或者采用学习率衰减策略,如学习率调度器。

      5. 批量大小:试着改变训练时的数据批量大小,小批量可能有助于泛化,而大批次可能加快收敛速度。

      6. 早停法:在验证集上应用早停法,即在验证集上的性能不再提升时停止训练,防止过拟合。

      7. 随机种子设置:为了保证实验的可重复性,每次运行时都应设定相同的随机种子。

      8. 交叉验证:使用K折交叉验证来评估模型的稳定性和性能,以便更准确地估计泛化能力。

      9. 超参数调优:通过网格搜索、随机搜索或贝叶斯优化等方法寻找最优的超参数组合。

      10. 模型融合:尝试将多个经过不同配置训练的模型的结果进行融合,例如平均预测结果或投票。

      下面是一个基本的示例代码,展示了如何使用scikit-learn库中的GridSearchCV进行超参数调优:

      from sklearn.model_selection import GridSearchCV
      from sklearn.metrics import make_scorer
      from sklearn.preprocessing import StandardScaler
      from imblearn.over_sampling import SMOTE
      from your_tcn_model import YourTcnModel
      
      # 假设X_train, y_train是训练数据,X_val, y_val是验证数据
      scaler = StandardScaler()
      X_train_scaled = scaler.fit_transform(X_train)
      X_val_scaled = scaler.transform(X_val)
      
      smote = SMOTE(random_state=42)  # 设置随机种子
      X_resampled, y_resampled = smote.fit_resample(X_train_scaled, y_train)
      
      # 定义超参数网格
      param_grid = {
          'n_layers': [3, 5],
          'filters': [32, 64],
          'dropout_rate': [0.1, 0.2],
          'kernel_size': [3, 5]
      }
      
      # 定义评分函数
      f1_score = make_scorer(f1_score, average='weighted')
      
      # 创建模型实例
      model = YourTcnModel()
      
      # 使用GridSearchCV进行超参数调优
      grid_search = GridSearchCV(
          estimator=model,
          param_grid=param_grid,
          scoring=f1_score,
          cv=5,
          refit=True,
          return_train_score=True,
          verbose=1,
          n_jobs=-1
      )
      
      grid_search.fit(X_resampled, y_resampled)
      
      # 打印最佳参数
      print("Best parameters: ", grid_search.best_params_)
      

      请根据实际情况替换YourTcnModel为您的实际TCN模型实现。记得在每个试验中都要保持随机种子的一致性,这样结果才具有可比性。

      如果您需要进一步的帮助,例如代码实现或其他方面的建议,请随时告诉我。

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