Custom loss function does not converge – Tensorflow

I’m training a model to predict an angle in the [0, 2*pi) interval and I want to use a loss function that understands that we’re working on a circumference.
I defined the loss function cos_loss, the idea of the penalty is to encourage the model to keep predictions in the desired interval.

def cos_loss(y_true, y_pred):
    loss = 2 * (1 - tf.math.cos(y_true-y_pred))
    penalty = tf.math.maximum(0., y_pred - 2* np.pi)
    return tf.reduce_mean(loss + penalty, axis=-1)

optimizer=optimizers.Adam(learning_rate=0.004, decay=0.001)  
metrics = ["mae","mse", root_mean_squared_error]
self.model.compile(
                loss=cos_loss, 
                optimizer=optimizer,
                metrics=metrics
                )

But the training is failing as both training and validation loss remain the same (see log below) However if I use a standard loss function, like MSE, the model actually trains. I also tried other different “circular” function and none of the was capable of converging.

Epoch 1/100
2024-08-02 14:12:12,975 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 0 - loss: 1.99 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 12s 398ms/step - loss: 1.9908 - mae: 2.9680 - mse: 12.1402 - root_mean_squared_error: 2.9680 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 2/100
2024-08-02 14:12:18,107 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 1 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 5s 300ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 3/100
2024-08-02 14:12:23,498 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 2 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 5s 325ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 4/100
2024-08-02 14:12:28,983 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 3 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 5s 329ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 5/100
2024-08-02 14:12:34,369 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 4 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 10s 585ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 6/100
2024-08-02 14:12:44,881 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 5 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 6s 372ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 7/100
2024-08-02 14:12:50,794 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 6 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 6s 357ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 8/100
2024-08-02 14:12:56,460 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 7 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 6s 337ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 9/100
2024-08-02 14:13:01,771 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 8 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 10s 577ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 10/100
2024-08-02 14:13:11,118 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 9 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 5s 301ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 11/100
2024-08-02 14:13:16,100 1814 [callbacks.py:61] :    INFO: Epoch: 10 - loss: 1.98 val_loss: 2.39
17/17 [==============================] - 5s 293ms/step - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828 - val_loss: 2.3948 - val_mae: 3.3679 - val_mse: 13.8058 - val_root_mean_squared_error: 3.3679
Epoch 12/100
17/17 [==============================] - ETA: 0s - loss: 1.9792 - mae: 2.9828 - mse: 12.2488 - root_mean_squared_error: 2.9828

The model is a convolutional network + fully connected layer.

>>> model.summary()
 _________________________________________________________________
 Layer (type)                Output Shape              Param #   
=================================================================
 layer_0 (Reshape)           (None, 64, 100, 4)        0         
                                                                 
 layer_1 (Conv2D)            (None, 32, 34, 2)         51200     
                                                                 
 layer_2 (BatchNormalizatio  (None, 32, 34, 2)         8         
 n)                                                              
                                                                 
 layer_3 (Activation)        (None, 32, 34, 2)         0         
                                                                 
 layer_4 (Conv2D)            (None, 64, 17, 1)         18432     
                                                                 
 layer_5 (BatchNormalizatio  (None, 64, 17, 1)         4         
 n)                                                              
                                                                 
 layer_6 (Activation)        (None, 64, 17, 1)         0         
                                                                 
 layer_7 (Conv2D)            (None, 96, 9, 1)          55296     
                                                                 
 layer_8 (BatchNormalizatio  (None, 96, 9, 1)          4         
 n)                                                              
                                                                 
 layer_9 (Activation)        (None, 96, 9, 1)          0
                                               
 layer_10 (Conv2D)           (None, 128, 5, 1)         110592    
                                                                 
 layer_11 (BatchNormalizati  (None, 128, 5, 1)         4         
 on)                                                             
                                                                 
 layer_12 (Activation)       (None, 128, 5, 1)         0         
                                                                 
 layer_13 (Flatten)          (None, 640)               0         
                                                                 
 layer_14 (Dense)            (None, 1024)              655360    
                                                                 
 layer_15 (Dense)            (None, 512)               524288    
                                                                 
 layer_16 (Dense)            (None, 256)               131072    
                                                                 
 layer_17 (Dense)            (None, 128)               32768     
                                                                 
 layer_18 (Dense)            (None, 1)                 128  

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật