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基于深度学习模型去预测材料的吸声性能

news 来源：原创 2025/6/26 1:44:03

训练轮数增加后训练时间变长，可能是由于多种原因造成的，比如模型复杂度高、学习率设置不合理、数据加载方式效率低等。下面为你提供一些调参建议以及修改后的代码示例。

调参建议

学习率：随着训练的进行，学习率过大可能导致模型在最优解附近震荡，难以收敛；学习率过小又会使训练速度变慢。可以采用学习率衰减策略，例如在训练一定轮数后降低学习率。
批量大小：增大批量大小可以提高训练效率，但可能会导致模型泛化能力下降；减小批量大小可以增加模型的随机性，但训练时间会变长。可以尝试不同的批量大小来找到一个合适的值。
优化器：不同的优化器对训练速度和模型性能有不同的影响。可以尝试使用不同的优化器，如 Adam、Adagrad 等。
模型复杂度：如果模型过于复杂，训练时间会显著增加。可以尝试减少模型的层数或神经元数量。

代码示例

以下是一个使用 PyTorch 实现的 DNN 模型，包含学习率衰减策略：

import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
from torch.utils.data import DataLoader, TensorDataset

# 假设你已经有了数据集
# 输入特征维度为 14，输出维度为 600
input_size = 14
output_size = 600

# 定义 DNN 模型
class DNN(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(DNN, self).__init__()
        self.fc1 = nn.Linear(input_size, 128)
        self.relu = nn.ReLU()
        self.fc2 = nn.Linear(128, 256)
        self.fc3 = nn.Linear(256, output_size)

    def forward(self, x):
        out = self.fc1(x)
        out = self.relu(out)
        out = self.fc2(out)
        out = self.relu(out)
        out = self.fc3(out)
        return out

# 初始化模型
model = DNN()

# 定义损失函数和优化器
criterion = nn.MSELoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)

# 学习率衰减策略
scheduler = optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=20, gamma=0.1)

# 假设你已经将数据集转换为 PyTorch 张量
# 这里使用随机数据作为示例
X_train = torch.randn(1000, input_size)
y_train = torch.randn(1000, output_size)

# 创建数据集和数据加载器
train_dataset = TensorDataset(X_train, y_train)
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True)

# 训练模型
num_epochs = 500
for epoch in range(num_epochs):
    running_loss = 0.0
    for i, (inputs, labels) in enumerate(train_loader):
        optimizer.zero_grad()
        outputs = model(inputs)
        loss = criterion(outputs, labels)
        loss.backward()
        optimizer.step()
        running_loss += loss.item()

    # 学习率衰减
    scheduler.step()

    print(f'Epoch {
     epoch + 1}/{
     num_epochs}, Loss: {
     running_loss / len(train_loader)}')

print('Training finished.')

代码解释

模型定义：定义了一个简单的三层全连接神经网络。
优化器：使用 Adam 优化器，并设置初始学习率为 0.001。
学习率衰减：使用 StepLR 学习率衰减策略，每 20 个 epoch 将学习率降低为原来的 0.1 倍。
训练过程：在每个 epoch 结束后，调用 scheduler.step() 来更新学习率。

你可以根据实际情况调整模型结构、批量大小、学习率等参数，以获得更好的模型性能。

除了之前提到的 Adam 和 Adagrad 优化器，还有许多其他优化器可用于 DNN 模型，以下是一些常见的优化器及其特点：

1. SGD（随机梯度下降）

原理：SGD 是最基础的优化器，它每次迭代从训练数据中随机选取一个样本（或小批量样本），计算其梯度并更新模型参数。更新公式为 $\theta = \theta - \eta \cdot \nabla L(\theta)$ ，其中 $\theta$ 是模型参数， $\eta$ 是学习率， $\nabla L(\theta)$