【问题标题】:Why is the Mean Average Percentage Error(mape) extremely high?为什么平均百分比误差(mape)非常高?
【发布时间】:2018-09-18 15:36:10
【问题描述】:

我已从machinelearningmastery获得代码

我修改了 model.compile() 函数以添加 mape 指标来找出平均绝对百分比误差。运行代码后,每个 epoch 的 ma​​pe 都变得如此巨大,将其视为百分比指标。我错过了一些明显的东西还是输出正确? 输出如下:

Epoch 91/100
0s - loss: 0.0103 - mean_absolute_percentage_error: 1764997.4502
Epoch 92/100
0s - loss: 0.0103 - mean_absolute_percentage_error: 1765653.4924
Epoch 93/100
0s - loss: 0.0102 - mean_absolute_percentage_error: 1766505.5107
Epoch 94/100
0s - loss: 0.0102 - mean_absolute_percentage_error: 1766814.5450
Epoch 95/100
0s - loss: 0.0102 - mean_absolute_percentage_error: 1767510.8146
Epoch 96/100
0s - loss: 0.0101 - mean_absolute_percentage_error: 1767686.9054
Epoch 97/100
0s - loss: 0.0101 - mean_absolute_percentage_error: 1767076.2169
Epoch 98/100
0s - loss: 0.0100 - mean_absolute_percentage_error: 1767014.8481
Epoch 99/100
0s - loss: 0.0100 - mean_absolute_percentage_error: 1766592.8125
Epoch 100/100
0s - loss: 0.0100 - mean_absolute_percentage_error: 1766348.6332

我运行的代码(省略了预测部分)如下:

import numpy
from numpy import array
import matplotlib.pyplot as plt
from pandas import read_csv
import math
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
from keras.layers import LSTM
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
from sklearn.metrics import mean_squared_error

# convert an array of values into a dataset matrix
def create_dataset(dataset, look_back=1):
        dataX, dataY = [], []
        for i in range(len(dataset)-look_back-1):
                a = dataset[i:(i+look_back), 0]
                dataX.append(a)
                dataY.append(dataset[i + look_back, 0])
        return numpy.array(dataX), numpy.array(dataY)
# fix random seed for reproducibility
numpy.random.seed(7)
# load the dataset
dataframe = read_csv('airlinepassdata.csv', usecols=[1], engine='python', skipfooter=3)
dataset = dataframe.values

#dataset = array([0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0])
dataset = dataset.astype('float32')
# normalize the dataset
scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1))
dataset = scaler.fit_transform(dataset)
# split into train and test sets
train_size = int(len(dataset) * 0.67)
test_size = len(dataset) - train_size
train, test = dataset[0:train_size,:], dataset[train_size:len(dataset),:]
# reshape into X=t and Y=t+1
look_back = 1
trainX, trainY = create_dataset(train, look_back)
testX, testY = create_dataset(test, look_back)
# reshape input to be [samples, time steps, features]
trainX = numpy.reshape(trainX, (trainX.shape[0], 1, trainX.shape[1]))
testX = numpy.reshape(testX, (testX.shape[0], 1, testX.shape[1]))
# create and fit the LSTM network
model = Sequential()
model.add(LSTM(4, input_shape=(1, look_back)))
model.add(Dense(1))
model.compile(loss='mse', optimizer='adam', metrics=['mape'])
model.fit(trainX, trainY, nb_epoch=100, batch_size=50, verbose=2)

【问题讨论】:

  • 你的真实值的平均值和你的输出值的平均值是多少?如果您的输出值在 0.1 左右,而基本事实的值非常接近 0,则 MSE 将为 0.01,平均绝对百分比误差将很大,这就是您所观察到的。

标签: python tensorflow machine-learning neural-network keras


【解决方案1】:

我通过在调用编译之前将模糊因子 epsilon 设置为 1 和 keras.backend.set_epsilon(1) 解决了这个问题。

提示在源代码中

def mean_absolute_percentage_error(y_true, y_pred):
diff = K.abs((y_true - y_pred) / K.clip(K.abs(y_true),
                                        K.epsilon(),
                                        None))
return 100. * K.mean(diff, axis=-1)

这意味着,由于某种未知原因,训练集上 MAPE 计算中的 K.abs(y_true) 项低于模糊默认值 (1e-7),因此它使用该默认值代替,因此数字很大。

【讨论】:

  • 将 K.epsilon 设置为 1 可确保分母始终为 1。在这种情况下,您实际上并不是在做平均绝对百分比误差,而是在做平均绝对误差。即,您可以通过传递mae 作为损失函数而不是mape 来完成同样的事情。对我来说似乎有点奇怪的是 keras 在这里使用 K.abs() 而不是 np.linalg.norm() 或其他查找标签向量长度的方法。他们没有采用预测与真实的向量差异,而是采用每个分量的差异,因此任何为 0 的都有无限损失。 1-hot 失败
  • 我明白你的意思,应该是mae。但是,我不知道为什么 K.abs(y_true) 会系统地返回零,然后将其剪裁为 k.epsilon,这对我来说似乎是一个错误。
  • 在您的情况下,我认为这是因为您正在调用MinMaxScaler,范围为0-1:scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) dataset = scaler.fit_transform(dataset) 这保证了y_true 的最小值将为0。因为它不能除以 0 它必须将 0 视为K.epsilon,返回一个大数字而不是无穷大。
  • 你说得对,我正在使用该标准化,因此另一种解决方案是使用 mae,因为在 [0-1] 域中等效于 mape。
  • 它确实有效,但对标准化变量使用 MAPE 统计量没有意义。 y_pred=0 并不是真的没有任何意义,取决于标准化它可以对应于最小值、平均值等。
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