深度学习模型的调优，首先需要对各方面进行评估，主要包括定义函数、模型在训练集和测试集拟合效果、交叉验证、激活函数和优化算法的选择等。那如何对我们自己的模型进行判断呢？——通过模型训练跑代码，我们可以分别从训练集和测试集上看到这个模型造成的损失大小（loss），还有它的精确率（accuracy）。

前言

最初可从分析数据集的特征，选择适合的函数以及优化器。
其次，模型在训练集上的效果。至少模型在训练集上得到理想的效果，模型优化方向：激活函数（activation function）、学习率（learning rate）。
再者，模型在训练集上得到好的效果之后，对测试集上的拟合程度更为重要，因为我们训练之后目的就是去预测并达到好的结果。模型优化方向：正则化（regularization）、丢弃参数（dropout）、提前停止训练（early stopping）。

以下介绍具体的方法和过程，图文结合，一目了然，这样方便学习记忆！

1、定义模型函数

衡量方法通常用到真实f与预测f*的方差（variance）和偏差（bias），最后对数据集的拟合程度可分为4种情况。如下：

这好比数据模型预测对准靶心后的偏移和分散程度，期望达到的效果就是（low,low）,模型的偏差相当于与目标的偏离程度，而方差就是数据之间的分散程度。
深度学习模型调优方法详细解析（Deep Learning学习记录）定义一个模型函数后结果会遇到（low，high）和（high，low），显然，如果是（high，high）说明函数完全与模型不匹配，可重新考虑其他函数模型。那出现其他情况如何评估这个函数呢？

小偏差，大方差：所谓模型过拟合，在训练数据上得到好的效果，而在测试集上效果并不满意。优化方向：增加数据量；数据正则化处理。增加数据可以提高模型的鲁棒性，不被特殊数据影响整个模型的偏向；正则化是另一种方法，为了减小variance，但直接影响到bias，需要权衡。
大偏差，小方差：模型过于简单，在训练上没有得到好的效果。优化：增加模型参数（特征）,更好去拟合数据。

2、交叉验证（Cross-validation）

在训练一个模型时候，通常会将数据分为：训练集，测试集，开放集（小型训练集）。这里交叉验证是在训练集上进行的，选择最优模型。
深度学习模型调优方法详细解析（Deep Learning学习记录）假设一个划分为：

这里进行十折交叉验证，每一轮训练去9份数据作为训练集，1份作为测试集，并且每一轮的训练集与测试集对换，实现了所有数据都作为样本训练，所得到的模型避免了过拟合与低拟合的问题。
交叉验证演示 K折交叉验证类似。 优点： （1）每一轮训练中几乎所有的样本数据用于训练模型，这样最接近原始样本的分布，评估所得的结果比较可靠。（2）训练模型过程中较少随机特殊因素会影响实验数据，鲁棒性更好。

3、优化算法

模型优化算法选择根据要训练的模型以及数据，选择合适的算法，常用优化算法有：Gradient descent，Stochastic gradient descent，Adagrad，Adam，RMSprop。前两种算法原理好理解，这里给出后面三种的算法原理如图，具体就不介绍了，写代码时候通常直接指定算法就行，算法原理理解就OK啦。 Adagrad
Adagrad RMSprop
RMSprop Adam
Adam

4、激活函数（activation）

选择合适的激活函数对模型训练也有很大的影响，需要适应训练任务，比如任务是二分类、多分类或许更新参数梯度问题等。常用的有：sigmoid、tanh、relu、softmax。 sigmoid
sigmoid 功能特点：平滑函数，连续可导，适合二分类，存在梯度消失问题。 tanh
tanh 功能特点：与sigmoid相同的缺点，存在梯度消失，梯度下降的速度变慢。一般用在二分问题输出层，不在隐藏层中使用。 relu
reluc 功能特点：ReLU在神经网络中使用最广泛的激活函数。根据图像x负半轴的特点，relu不会同时激活所有的神经元，如果输入值是负的，ReLU函数会转换为0，而神经元不被激活。这意味着，在一段时间内，只有少量的神经元被激活，神经网络的这种稀疏性使其变得高效且易于计算。 softmax
softmax 功能特点：又称归一化指数函数。它是二分类函数sigmoid在多分类上的推广，目的是将多分类的结果以概率的形式展现出来。softmax通常在分类器的输出层使用。在模型训练任务中激活函数通过指定选择，我们理解原理后帮助选择正确的函数，具体无需自己实现。

5、dropout

它解决深度神经网络的**过拟合（overfitting）和梯度消失（gradient vanishing）**问题。简单理解就是，当模型在训练集上得到较好的效果，而在测试集效果并不乐观，此时使用dropout对训练时候的参数进行优化调整（减少训练时候的参数），在学习过程中通过将隐含层的部分权重或输出随机归零，降低节点间的相互依赖性，使得模型在测试集上得到较好的结果的一种方法。相当于运用新的神经网络结构训练模型，在模型训练时候可在每一层指定设计。

6、early stopping

在训练时候观察模型在training-set和testing-set上的损失（loss），我们想要得到的模型是在测试时候损失误差更小，训练时候在训练集上可能不是最好的效果，所以需要提前停止保证了模型预测得到较好的结果。理解如图：
early stopping

模型训练实战案例

<code class="prism language-python has-numbering"><span class="token punctuation">(</span>X_train<span class="token punctuation">,</span> Y_train<span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">,</span> <span class="token punctuation">(</span>X_test<span class="token punctuation">,</span> Y_test<span class="token punctuation">)</span> <span class="token operator">=</span> load_data<span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)
</span>model <span class="token operator">=</span> keras<span class="token punctuation">.</span>Sequential<span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span>
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                activation<span class="token operator">=</span><span class="token string">'relu'</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">)</span>  <span class="token comment"># tanh  activation：Sigmoid、tanh、ReLU、LeakyReLU、pReLU、ELU、maxout、softmax</span>
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