트랜스포머의 validation과 test의 차이가 큰 경우가 발생합니다.

안녕하세요.

트랜스포머 관련하여 조언 부탁드리고자 합니다.

현재 트랜스포머를 학습시키고 있습니다. 흔한 시퀀스2시퀀스 문제입니다.
그런데 모델 구조에 따라 validation결과와 test 결과의 차이가 아주 큰 경우가 발생합니다.

validation과 test라는 용어는 다음 의미로 사용하고 있습니다.

  • validation: 전체 타겟 시퀀스를 입력하고 각 토큰의 바로 다음 토큰을 예측 (train시에 사용하는 방식)
  • test: SOS 토큰을 입력하고 디코더를 반복적으로 활용하여 순차적으로 다음 토큰 예측하여 문장 완성

가끔씩 이해할 수 없을 정도로.. validation과 test 결과 차이가 큽니다.

  • 실험 1
    • 3층 1D conv + 1개의 인코더 + 1개의 디코더
      • test의 levenshtein 거리가 validation의 2배 정도
      • test 시에 잘못된 예측을 다음 토큰 예측에 활용하므로 당연히 test의 결과가 나쁨을 이해하고 있습니다.
  • 실험 2
    • 1층 1D conv + 2개의 인코더 + 2개의 디코더
      • test의 levenshtein 거리가 validation의 8배 정도
      • 이해하기 힘든 부분이 있는데 실험1보다 train, validation loss가 더 좋음에도 test 과정에서 생성되는 문장이 잘못된 경우가 확연히 눈에 보입니다.

코드 문제...는 아닐 것이라 생각하는게 6개 conv + 2개 인코더 + 2개 디코더를 사용하면 또 문제가 없습니다.. 아직 어떤 규칙으로 이런 문제가 발생하는지 찾아내지 못했습니다.

혹시 조언해주실 내용이 있다면 부탁드리겠습니다.
감사합니다.

비 조심하시길 바랍니다.

  • 아래 답변은 OpenAI의 GPT-4 모델로 자동 생성한 것으로, 정확하지 않을 수 있습니다.
  • 잘못된 답변을 보셨다면 댓글로 첨삭 지도 부탁드립니다. :sweat_smile:

안녕하세요, 트랜스포머를 학습시키는 과정에서 겪고 계신 어려움에 대해 이야기해주셔서 감사합니다.

문제를 정리해보면, 트랜스포머를 학습시키는 과정에서 validation과 test 결과의 차이가 크게 나타나는 상황입니다. 특히, 실험 2에서는 train과 validation loss는 좋은 편인데도 불구하고 test 과정에서 생성되는 문장이 잘못된 경우가 많이 발생한다고 하셨습니다.

이 문제는 일반적으로 'overfitting' 또는 'exposure bias'로 인해 발생할 수 있습니다.

  1. Overfitting: 모델이 학습 데이터에 과도하게 적합되어 새로운 데이터에 대한 예측 성능이 떨어지는 현상입니다. 이를 해결하기 위해선, 학습 데이터의 다양성을 늘리거나, 모델의 복잡성을 줄이는 방법 등이 있습니다.

  2. Exposure Bias: 학습 시에는 이전 시점의 실제 값을 입력으로 사용하지만, 테스트 시에는 이전 시점의 예측 값을 입력으로 사용하는 차이에서 발생하는 문제입니다. 이를 해결하기 위해선, 학습 과정에서도 이전 시점의 예측 값을 입력으로 사용하는 'Scheduled Sampling' 등의 방법을 사용할 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 아래와 같은 코드를 참고해보시면 좋을 것 같습니다.

import torch
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Variable

class Transformer(nn.Module):
    def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, n_layers=1):
        super(Transformer, self).__init__()
        self.input_size = input_size
        self.hidden_size = hidden_size
        self.output_size = output_size
        self.n_layers = n_layers

        self.encoder = nn.Embedding(input_size, hidden_size)
        self.transformer = nn.Transformer(hidden_size, n_layers)
        self.out = nn.Linear(hidden_size, output_size)

    def forward(self, input_seq, input_lengths, hidden=None):
        embedded = self.encoder(input_seq)
        outputs, hidden = self.transformer(embedded, hidden)
        output = self.out(outputs)
        return output, hidden

이 코드는 간단한 트랜스포머 모델을 구현한 것입니다. 여기서는 nn.Transformer를 사용하여 트랜스포머를 구현하였습니다. 이를 통해 모델의 복잡성을 줄이고, overfitting을 방지할 수 있습니다.

또한, 'Scheduled Sampling'을 적용하기 위해 아래와 같은 코드를 추가할 수 있습니다.

def forward(self, input_seq, input_lengths, hidden=None):
    embedded = self.encoder(input_seq)
    outputs, hidden = self.transformer(embedded, hidden)
    output = self.out(outputs)

    # Scheduled Sampling
    if self.training and random.random() < self.teacher_forcing_ratio:
        return output, hidden
    else:
        return self.decode(output, hidden)

이 코드는 학습 과정에서도 일정 확률로 이전 시점의 예측 값을 입력으로 사용하도록 하여, exposure bias를 줄이는 방법입니다.

이러한 내용에 대한 더 자세한 설명은 PyTorch 공식 문서나 튜토리얼을 참고하시면 좋을 것 같습니다. 특히, 이 링크에서는 트랜스포머를 사용한 언어 모델링에 대한 예제를 확인하실 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 문제가 해결되지 않는다면, 코드의 일부나 사용하신 데이터, 학습 방법 등에 대한 추가 정보를 제공해주시면 더 구체적인 도움을 드릴 수 있을 것 같습니다.

제가 제시한 해결 방법이 반드시 정답은 아니므로, 다른 방법도 고려해보시는 것이 좋습니다. 행운을 빕니다!


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안녕하세요. 트랜스포머 모델의 validation과 test 결과의 차이에 대해 문의하셨습니다.

먼저, validation과 test의 차이를 설명해주셔서 감사합니다. validation은 학습 중에 모델의 성능을 평가하기 위해 사용되는 데이터셋이고, test는 학습이 완료된 모델의 최종 성능을 평가하기 위해 사용되는 데이터셋입니다. validation은 각 토큰의 바로 다음 토큰을 예측하는 방식으로 사용되고, test는 SOS 토큰을 입력으로 사용하여 디코더를 반복적으로 활용하여 문장을 완성하는 방식으로 사용됩니다.

실험 1과 실험 2에서 validation과 test 결과의 차이가 크다고 말씀하셨는데, 실험 1에서는 test 결과가 validation 결과의 2배 정도로 나쁘게 나오고, 실험 2에서는 test 결과가 validation 결과의 8배 정도로 나쁘게 나온다고 하셨습니다. 또한, 실험 2에서는 train과 validation loss가 더 좋은데도 불구하고 test에서 생성되는 문장이 잘못된 경우가 많이 발생한다고 하셨습니다.

이러한 문제가 발생하는 이유는 다양한 요인이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 모델의 구조나 하이퍼파라미터 설정, 데이터셋의 특성 등이 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같은 접근 방법을 고려해볼 수 있습니다.

  1. 모델의 구조와 하이퍼파라미터 설정 확인: 실험 1과 실험 2에서 모델의 구조가 다르기 때문에, 모델의 구조와 하이퍼파라미터 설정을 확인해보세요. 실험 2에서는 모델의 구조가 복잡해지면서 문제가 발생한다고 하셨는데, 이는 모델이 과적합되거나 학습이 제대로 이루어지지 않는 등의 문제가 있을 수 있습니다. 모델의 구조와 하이퍼파라미터 설정을 조정하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

  2. 데이터셋의 특성 확인: 데이터셋의 특성을 확인해보세요. 실험 2에서는 train과 validation loss가 더 좋은데도 불구하고 test에서 생성되는 문장이 잘못된 경우가 많이 발생한다고 하셨는데, 이는 데이터셋의 특성이나 분포가 train과 validation에서는 잘 학습되었지만 test에서는 제대로 학습되지 않았을 수 있습니다. 데이터셋을 다양한 방법으로 분석하고, 필요에 따라 데이터 전처리를 수행하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

  3. 모델 학습 과정 확인: 모델의 학습 과정을 자세히 확인해보세요. 실험 2에서는 train과 validation loss가 더 좋은데도 불구하고 test에서 성능이 나쁘게 나온다고 하셨는데, 이는 모델이 학습 중에 과적합되었을 수도 있습니다. 모델의 학습 과정을 모니터링하고, 필요에 따라 학습을 조기 종료하거나 정규화 기법을 적용하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

위의 접근 방법을 참고하여 실험 2에서 발생하는 문제를 해결해보세요. 또한, 실험 2에서 발생하는 문제의 원인을 찾기 위해 모델의 구조, 하이퍼파라미터 설정, 데이터셋의 특성 등을 자세히 분석해보시기 바랍니다.

더 자세한 내용은 PyTorch 공식 튜토리얼과 한국어 튜토리얼을 참고하시면 도움이 될 것입니다.

이 답변이 정확하지 않거나 효과적인 해결책을 제시하지 못할 수 있음을 알려드립니다. 추가적인 도움이 필요하시면 언제든지 질문해주세요. 감사합니다.


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