Captain Jack的答案
Captain Jack的知乎主页
作者：Captain Jack
链接：https://www.zhihu.com/question/25097993/answer/127472322
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
先说下我的观点，调参就是 trial-and-error. 没有其他捷径可以走。唯一的区别是有些人盲目的尝试，有些人思考后再尝试. 快速尝试，快速纠错这是调参的关键.
看了杨军的回答。对于这个回答，下面的评论里面
纪秋佳
说的很对。这个回答主要内容更多的是侧重理解网络。而非训练网络.
我要再强调下，杨军的回答更多的涉及是理解网络而非训练网络. 是的，没错。你看完回答中的所有内容，对不起，你还是不知道怎么实际训练一个网络，尤其是复杂任务下的网络 (因为简单任务根本不需要，直接上来效果就会很好，除非你要刷简单任务的排行榜).
- 首先说下可视化:
我个人的理解，对于可视化，更多的还是帮助人类以自己熟悉的方式来观察网络。因为，你是不可能边观察网络，还边调参的。你只是训练完成后 (或者准确率到达一个阶段后), 才能可视化。在这之前，网络没有学习到良好的参数，你可视化了也没意义，网络达到不错的准确率了，你看看其实也就听个响。同样，你的网络训练的一塌糊涂，你可视化也没什么意义，唯一能够看到的就是中间结果乱七八糟，或者全黑全白，这时候你直接看最后准确率就可以知道这网络没救了.
- 关于权重的可视化 [Visualize Layer Weights](现在是否强求 smooth 其实意义不大，这个后面说.):
同样，你看到一个不满足平滑结果的图像，你知道，这网络训练的不好，但是为什么呢？是数据不好？没有预处理？网络结构问题？Learning Rate 太大或者太小？或者就是差了一个 LRN 层 (之前我就遇到，加个 LRN 就能出 smooth 的 weights, 当然这其实和预处理有关)?
Smooth 是需要看一下的，心里有个数。但是具体调参怎么调是没辙的. 第一 , 你不可能告诉网络，这层你得学个边界检测的功能出来. 第二 , 不同任务下会有不同的 weights (虽然底层的特征有很大的通用性), 你觉得你凭什么来指导一个看图片比你快得多的机器？
再说现在是否需要强求 smooth. 现在的趋势是鼓励使用小 filter, 3x3 大小，多加层次 (这样，非线性更好点). 换句话说，3x3 的图片，总共才 9 个像素，你怎么判断 smooth 与否呢？当然如果你使用大的 filter, 一般 5x5 往上，运气不差的话，你是可以看到 smooth 的结果的.
咱们再说另外一个极端，一个网络，运行的完美 (满足应用要求就算完美), 打开一看，这 weights 不 smooth 啊。你告诉我，你打算怎么办？没错，具有不平滑的权重的网络同样可以获得很好的结果 (这种情况我都习以为常了).
- 那么可视化网络就不重要了？
非常重要，但是不在训练这块 , 而是帮助理解网络的原理这块。理解网络原理后，你才能在设计结构的时候心里有感觉 (只是有感觉而已), 网络出了问题，或者在某些情况下不满意，有更好的直觉去调整.(没错，只是直觉，虽然有些情况下的调整从网络原理来看逻辑上应该可以工作，但是人家就是不工作，你能咬机器去么？)
- 那么怎样训练一个不错的网络呢？
这是一个很好的链接，说明了如何从零开始不断的 trial-and-error (其实这里面没遇到什么 error):
Using convolutional neural nets to detect facial keypoints tutorial
========================================================
我自己的经验，有下面这些:
基本原则:
快速试错
一些大的注意事项:
1. 刚开始，先上小规模数据，模型往大了放，只要不爆显存，能用 256 个 filter 你就别用 128 个。直接奔着过拟合去。没错，就是训练过拟合网络，连测试集验证集这些都可以不用.
为什么？
- 你要验证自己的训练脚本的流程对不对。这一步小数据量，生成速度快，但是所有的脚本都是和未来大规模训练一致的 (除了少跑点循环)
- 如果小数据量下，你这么粗暴的大网络奔着过拟合去都没效果。那么，你要开始反思自己了，模型的输入输出是不是有问题？要不要检查自己的代码 (永远不要怀疑工具库，除非你动过代码)? 模型解决的问题定义是不是有问题？你对应用场景的理解是不是有错？不要怀疑 NN 的能力，不要怀疑 NN 的能力，不要怀疑 NN 的能力。就我们调参狗能遇到的问题，NN 没法拟合的，这概率是有多小？
- 你可以不这么做，但是等你数据准备了两天，结果发现有问题要重新生成的时候，你这周时间就酱油了.
2. Loss 设计要合理.
- 一般来说分类就是 Softmax, 回归就是 L2 的 loss. 但是要注意 loss 的错误范围 (主要是回归), 你预测一个 label 是 10000 的值，模型输出 0, 你算算这 loss 多大，这还是单变量的情况下。一般结果都是 nan. 所以不仅仅输入要做 normalization, 输出也要这么弄.
- 多任务情况下，各 loss 想法限制在一个量级上，或者最终限制在一个量级上，初期可以着重一个任务的 loss
3. 观察 loss 胜于观察准确率
准确率虽然是评测指标，但是训练过程中还是要注意 loss 的。你会发现有些情况下，准确率是突变的，原来一直是 0, 可能保持上千迭代，然后突然变 1. 要是因为这个你提前中断训练了，只有老天替你惋惜了。而 loss 是不会有这么诡异的情况发生的，毕竟优化目标是 loss.
给 NN 一点时间，要根据任务留给 NN 的学习一定空间。不能说前面一段时间没起色就不管了。有些情况下就是前面一段时间看不出起色，然后开始稳定学习.
4. 确认分类网络学习充分
分类网络就是学习类别之间的界限。你会发现，网络就是慢慢的从类别模糊到类别清晰的。怎么发现？看 Softmax 输出的概率的分布。如果是二分类，你会发现，刚开始的网络预测都是在 0.5 上下，很模糊。随着学习过程，网络预测会慢慢的移动到 0,1 这种极值附近。所以，如果你的网络预测分布靠中间，再学习学习.
5. Learning Rate 设置合理
- 太大: loss 爆炸，或者 nan
- 太小：半天 loss 没反映 (但是，LR 需要降低的情况也是这样，这里可视化网络中间结果，不是 weights, 有效果，俩者可视化结果是不一样的，太小的话中间结果有点水波纹或者噪点的样子，因为 filter 学习太慢的原因，试过就会知道很明显)
- 需要进一步降低了: loss 在当前 LR 下一路降了下来，但是半天不再降了.
- 如果有个复杂点的任务，刚开始，是需要人肉盯着调 LR 的。后面熟悉这个任务网络学习的特性后，可以扔一边跑去了.
- 如果上面的 Loss 设计那块你没法合理，初始情况下容易爆，先上一个小 LR 保证不爆，等 loss 降下来了，再慢慢升 LR, 之后当然还会慢慢再降 LR, 虽然这很蛋疼.
- LR 在可以工作的最大值下往小收一收，免得 ReLU 把神经元弄死了。当然，我是个心急的人，总爱设个大点的.
6 对比训练集和验证集的 loss
判断过拟合，训练是否足够，是否需要 early stop 的依据，这都是中规中矩的原则，不多说了.
7 清楚 receptive field 的大小
CV 的任务，context window 是很重要的。所以你对自己模型的 receptive field 的大小要心中有数。这个对效果的影响还是很显著的。特别是用 FCN, 大目标需要很大的 receptive field. 不像有 fully connection 的网络，好歹有个 fc 兜底，全局信息都有.
简短的注意事项:
- 预处理: -mean/std zero-center 就够了，PCA, 白化什么的都用不上。我个人观点，反正 CNN 能学习 encoder, PCA 用不用其实关系不大，大不了网络里面自己学习出来一个.
- shuffle, shuffle, shuffle.
- 网络原理的理解最重要，CNN 的 conv 这块，你得明白 sobel 算子的边界检测.
- Dropout, Dropout, Dropout (不仅仅可以防止过拟合，其实这相当于做人力成本最低的 Ensemble, 当然，训练起来会比没有 Dropout 的要慢一点，同时网络参数你最好相应加一点，对，这会再慢一点).
- CNN 更加适合训练回答是否的问题，如果任务比较复杂，考虑先用分类任务训练一个模型再 finetune.
- 无脑用 ReLU (CV 领域).
- 无脑用 3x3.
- 无脑用 xavier.
- LRN 一类的，其实可以不用。不行可以再拿来试试看.
- filter 数量 2^n.
- 多尺度的图片输入 (或者网络内部利用多尺度下的结果) 有很好的提升效果.
- 第一层的 filter, 数量不要太少。否则根本学不出来 (底层特征很重要).
- sgd adam 这些选择上，看你个人选择。一般对网络不是决定性的。反正我无脑用 sgd + momentum.
- batch normalization 我一直没用，虽然我知道这个很好，我不用仅仅是因为我懒。所以要鼓励使用 batch normalization.
- 不要完全相信论文里面的东西。结构什么的觉得可能有效果，可以拿去试试.
- 你有 95% 概率不会使用超过 40 层的模型.
- shortcut 的联接是有作用的.
- 暴力调参最可取，毕竟，自己的生命最重要。你调完这个模型说不定过两天这模型就扔掉了.
- 机器，机器，机器.
- Google 的 inception 论文，结构要好好看看.
- 一些传统的方法，要稍微了解了解。我自己的程序就用过 1x14 的手写 filter, 写过之后你看看 inception 里面的 1x7, 7x1 就会会心一笑...
此外，评论中有启发的内容：
问：请问大神，如果训练的 loss 曲线很漂亮，但验证的 loss 不停震荡，是什么原因呢？调参主要是看训练的 loss，还是验证的 loss?
答：先看训练的准确率，需要超过预期，然后再看验证集的。验证震荡的特别大的话，最好是人工看看数据集，还有中间模型在验证集合上的预测结果，之后可能才会有启发。
问：现在 adam 其实不错，不比 sgd+momentum 差，一般可以先上 adam 试试，但是个人感觉会比 sgd+momentum 训练得慢点；另外我有两个问题，xavier 会比 HeKaiming 提出的那个好吗？第 21 点不太明白，能否再细说一下，谢谢
答： 1x7 这种是为了处理横竖条纹一类的特征。用的 1x14 就是为了提取竖方向上的粗条纹。 xavier 会比 HeKaiming 提出的那个好吗？ 才瞟到这个问题。配合 ReLU, 优先用 msra.
问1：请问一下你说的无脑用 ReLU (CV 领域) 无脑用 3x3 无脑用 xavier. 是什么意思啊？那应该用什么？
答1： 无脑用，意思是什么都别想，用这个就可以。
问1：对了 你说 95% 不用 40 层 那现在流行的残差网络最少也有 52 层 不是说这个网络模型很好吗
答1：用不上。那么多层的学术上有点意义。实际应用的根本不用那么多层。好是个多元的标准，要看应用场景的。
问1：哦 我看好多用 VGG 的比较多 实际应用中做图像的二分类一般用什么网络模型会更好点呢？Alexnet?
答1：二分类？那场景应该不复杂吧. LeNet 就可以。不行自己可以加点层次。或者搬点 VGG, Inception 的结构到自己网络里面。你直接用 VGG 这种也可以。可能就是大才小用了.
问1：也得看目标的形态复杂程度，例如要在各种猫里面，只识别波斯猫，但是不能把印度猫，英国猫，法国猫，比利时猫等其他种类的猫也当成波斯猫，要求准确度 99.9%,
形态非常接近的时候难度其实不小，你说是吧
问2：目前我做一个纺织上的项目，只要识别各种布的接缝。但是布有很多条纹，而且有些瑕疵形态上跟接缝形态也相似，很容易识别错，现在的方法就是把识别错的都做到背景里，不知道是不是还有更好的方法，所以我拿猫的识别做例子。因为你要是区分猫跟狗，因为形体差异很大，那很容易，但是要区分不同种类的猫，差别就没这么大了，难度陡增.....不知道作者有没有做过这种课题。
问3：您好，我现在也有这样的疑问，我做的是医学肿瘤图像二分类，肉眼是分别不出来的，我直接迁移 VGG16 的网络进行 fine-tune，正确率最好 70 左右一直提不上去，请问老哥我直接迁移 VGG 是否有问题吗？要是从新设计一个模型的思路应该是怎样的？感觉应该设计好一个模型在进行调参是一个正确的思路，请问老哥您当初设计出来的二分类模型是怎样得出来的？谢谢
问4：老哥您有什么思路吗，对于这种精细的分类应该设计怎样的模型？
答2：如果单做分类 上 resnet googlenet 然后重点是 loss 函数很重要 你现在是做二分类 建议试试类平衡 loss 函数 就是给难易样本上不同的权重 2. 另外也可以试试 focal loss
问4：请问识别错的做到背景里是什么意思？难例？
答2：是的，hard negative mining
问： “不像有 fully connection 的网络，好歹有个 fc 兜底，全局信息都有”。这句话如何理解？？CNN 中这种 fc layers 的作用到底体现在哪？？
答：fc 作用就是可以把整张图的信息汇总，卷积本身一般没这个能力。
问：看到中间提到了一点关于 FCN 的，有两个问题想请教下：(1) FCN 的网络的 loss，是跟图像大小相关的，图像越大，loss 越大，具体的 loss 怎么算的啊？（2）一般在 FCN 的分割的情况下，不同的类别的样本不均衡影响多大？（3）receptive field 影响一般大感知域和小感知域有什么影响吗？
答： 1. loss 大小看具体选用的 loss function，loss 最终是需要归一的，具体怎样需要根据情况。 2. 有影响，如果很大的话，要考虑加权重来平衡。 3. receptive field 大小和网络能够观测到的上下文信息多少有关。