Решён
Как повысить эффективность глубокого обучения?

Тренирую модель на кастомном датасете (примерно 50к изображений, классификация, 12 классов). Архитектура - ResNet50, файнтюню с предобученных весов ImageNet. Проблема: после 15-20 эпох val_accuracy застревает на 0.78 и дальше не двигается, а train_accuracy уходит выше 0.95. Очевидный оверфит, но стандартные вещи типа dropout 0.5 и L2 regularization уже воткнул.

Стек: PyTorch 2.3, один GPU RTX 4070, batch size 32, lr=1e-4 с cosine annealing.

Вопрос: какие еще техники реально помогают выжать максимум из deep learning модели в такой ситуации? Интересует и архитектурный уровень, и трюки с данными.

Решение
66
Эксперт • 5 ответов

0.78 при 50к сэмплов на 12 классов и ResNet50 - скорее всего проблема в данных, а не в архитектуре.

По порядку:

Аугментации. Если используешь только стандартные flip/rotate, попробуй agressive pipeline. albumentations с CutOut, MixUp, CutMix. MixUp один давал мне +3-5% на похожих задачах. Код примерно такой:

def mixup_data(x, y, alpha=0.2):
    lam = np.random.beta(alpha, alpha)
    batch_size = x.size(0)
    index = torch.randperm(batch_size).to(x.device)
    mixed_x = lam * x + (1 - lam) * x[index]
    y_a, y_b = y, y[index]
    return mixed_x, y_a, y_b, lam

Learning rate. 1e-4 для файнтюна нормально, но попробуй дифференцированный lr. Первые слои (feature extractor) заморозь или дай им lr=1e-6, а classifier head - lr=1e-3. В PyTorch это делается через param_groups в оптимизаторе.

Label smoothing. Вместо hard targets (0 и 1) сглаживай до 0.05-0.1. CrossEntropyLoss в PyTorch поддерживает это из коробки: nn.CrossEntropyLoss(label_smoothing=0.1). Дешевый способ регуляризации, почти всегда помогает.

Разбалансировка классов. 50к на 12 классов, но сколько в каждом? Если есть перекос 10:1, weighted sampling или focal loss могут дать заметный буст.

Архитектура. ResNet50 для 50к изображений может быть избыточна. Попробуй EfficientNet-B2 или ConvNeXt-Tiny, они дают сравнимое качество при меньшем количестве параметров, что снижает склонность к переобучению.

Если после всех манипуляций потолок не сдвинется, значит проблема в самих данных. Шумные метки, дубликаты между train/val, неконсистентная разметка.

Аватар Иван Черкасов

Попробовал MixUp + label smoothing 0.1 + дифференцированный lr. Val accuracy скакнула до 0.84 за 30 эпох. Огромное спасибо, буду дальше ковырять аугментации

12
Эксперт • 4 ответа

Попробуй уменьшить batch size до 16 или даже 8. Маленькие батчи дают регуляризационный эффект за счет шума в градиентах. Звучит контринтуитивно, но работает.

23
Участник • 2 ответа

50к изображений и ты файнтюнишь ResNet50? Серьезно?

ResNet50 - это 25 миллионов параметров. У тебя 50 тысяч сэмплов. Соотношение параметров к данным 500:1. Ты запихиваешь слона в коробку из под обуви и удивляешься, что он не влезает.

Заморозь весь backbone, оставь только последний FC слой. Или возьми модель поменьше. MobileNetV3 Small, например. Там 2.5M параметров, для твоего объема данных за глаза.

38
Эксперт • 5 ответов

А ты TTA (test-time augmentation) пробовал? На инференсе прогоняешь каждое изображение через 5-10 рандомных аугментаций, потом усредняешь предикты. Это не про обучение, но на val_accuracy дает стабильные +1-2% почти бесплатно.

Еще из неочевидного: progressive resizing. Начинаешь тренировку на изображениях 128x128, потом переключаешь на 224x224, потом на 320x320. FastAI это популяризировал, Джереми Ховард клялся что это один из самых недооцененных трюков.

И да, knowledge distillation. Берешь тяжелую модель (EfficientNet-B7 или ViT-Large), тренируешь ее как teacher (пусть даже оверфитнутую), потом дистиллируешь в легкую student сеть. Звучит как оверинжиниринг, но на практике student часто обгоняет teacher на валидации.

44
Участник • 1 ответ

Тут все советуют архитектурные хаки, но я бы начал с банальной ревизии данных. Садишься и руками смотришь ошибки модели. confusion_matrix строишь, находишь пары классов которые путаются, и идешь смотреть конкретные примеры.

У нас на работе была похожая история: классификация дефектов на производстве, 15 классов, accuracy уперлась в 0.81. Неделю игрались с архитектурами, ничего. Потом сели посмотрели confusion matrix, выяснилось что два класса дефектов размечены противоречиво, разметчики сами не различали. Объединили их в один, accuracy взлетела до 0.91.

Так что прежде чем тюнить гиперпараметры, убедись что данные чистые.

3
Участник • 1 ответ

а если просто взять pretrained ViT из huggingface и зафайнтюнить через trainer api? Вроде трансформеры сейчас всех обгоняют на картинках, может в этом дело а не в регуляризации

1
Участник • 2 ответа

та же проблема, efficientnet-b3 на 30к фоток, застрял на 0.82... mixup не помог, кто нибудь пробовал SAM оптимизатор (Sharpness-Aware Minimization)? читал что он как раз для таких случаев

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.