Why are my testing MAE and RMSE twice as low as the training MAE and RMSE?

so I’m doing a times series forecasting project using LSTM. The data pre-processing and training seems fine to me, however my testing MAE and RMSE are twice as low as the training MAE and RMSE, which makes no sense. I’ve checked for data leakage issues but nothing. I can’t seem to locate the problem. Please help :/

My time series dataset has a shape (samples =141681, features = 14) for x and (141681, 1) for y. The 14 features are different time lags. I then separated the data into training and test sets and normalised it.


X = df_lagged.iloc[:, :-1]
y = df_lagged.iloc[:, -1:]

X_values = X.values
X_values = np.flip(X_values, axis=1) #Flipping the elements of the sequences to keep temporal order

y_values = y.values

# Split the data into training and testing sets
split_index = 113664

X_train, X_test = X_values[:split_index], X_values[split_index:]
y_train, y_test = y_values[:split_index], y_values[split_index:]

scaler = MinMaxScaler()

X_train_scaled = scaler.fit_transform(X_train)
X_test_scaled = scaler.transform(X_test)

y_train_scaled = scaler.fit_transform(y_train)
y_test_scaled = scaler.transform(y_test)

Then I put it into a (batch_size, seq_length_, features) shape using a custom Dataset and a DataLoader object.


from torch.utils.data import Dataset, DataLoader

class TimeSeriesDataset(Dataset):
    def __init__(self, data, target, seq_length):
        self.data = data
        self.target = target
        self.seq_length = seq_length

    def __len__(self):
        return len(self.data) - self.seq_length

    def __getitem__(self, index):
        x = self.data[index:index + self.seq_length]
        y = self.target[index + self.seq_length - 1]
        return x, y

from torch.utils.data import DataLoader, TensorDataset

X_train_tensors = torch.from_numpy(X_train_scaled).float().to(device)
y_train_tensors = torch.from_numpy(y_train_scaled).float().to(device)


X_test_tensors = torch.from_numpy(X_test_scaled).float().to(device)
y_test_tensors = torch.from_numpy(y_test_scaled).float().to(device)


seq_length = 48
batch_size = 64

train_dataset = TimeSeriesDataset(X_train_tensors, y_train_tensors, seq_length)
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size = batch_size, shuffle=False)

test_dataset = TimeSeriesDataset(X_test_tensors, y_test_tensors, seq_length)
test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size = 1, shuffle=False)

This is the hyperparameters I used and how I conducted the epochs:

input_size = X_train_tensors.shape[1]
hidden_size = 128
num_layers = 3
output_size = 1
num_epochs = 20
learning_rate = 0.001
batch_size = 64


model = LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, output_size).to(device)

criterion = nn.MSELoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)

epoch_losses = []
for epoch in range(num_epochs):
    model.train()
    losses = []
    for batch_x, batch_y in train_loader:
        batch_x, batch_y = batch_x.to(device), batch_y.to(device)
        outputs = model(batch_x)
        optimizer.zero_grad()
        loss = criterion(outputs, batch_y)
        loss.backward()
        optimizer.step()

        losses.append(float(loss))

    epoch_losses.append(np.mean(losses))

    print(f'Epoch {epoch + 1}/{num_epochs}. Loss: {epoch_losses[-1]:.5f}.')

Then how I made predictions on the training data:


model.eval()

train_predictions = []
with torch.no_grad():
    for batch_x, _ in train_loader:
        batch_x = batch_x.to(device)
        preds = model(batch_x)
        train_predictions.append(preds.cpu().numpy())

train_predictions = np.concatenate(train_predictions, axis=0)

train_predictions_inverse = scaler.inverse_transform(train_predictions)

mae_train = mean_absolute_error(y_train[:113616], train_predictions_inverse)
rmse_train = np.sqrt(mean_squared_error(y_train[:113616], train_predictions_inverse))

print(f'Training Mean Absolute Error: {mae_train}, Training Root Mean Squared Error: {rmse_train}')

And on the test data: (I predicted the next 336 steps i.e. the next week ahead)


def predict_n_steps(model, test_loader, n_steps):
    model.eval() 
    predictions = []

    with torch.no_grad(): 
        total_steps = 0 

        for i, (batch_x, batch_y) in enumerate(test_loader):
            if total_steps >= n_steps:
                break 

            current_data = batch_x
            # print(f'Batch {i}, Current data shape: {current_data.shape}')


            # Predict the next time step
            next_pred = model(current_data)

            # Append the prediction to the list of predictions
            predictions.append(next_pred.squeeze().cpu().detach().numpy())

            total_steps += 1  # Increment the step counter

        test_predictions = np.array(predictions)

    return torch.from_numpy(test_predictions).float()


n_steps = 336  # Number of steps to predict
test_predictions = predict_n_steps(model, test_loader, n_steps)

predictions_inverse = scaler.inverse_transform(test_predictions.unsqueeze(0))

mae = mean_absolute_error(y_test[:n_steps], predictions_inverse[0])
rmse = np.sqrt(mean_squared_error(y_test[:n_steps], predictions_inverse[0]))

print(f'Mean Absolute Error: {mae}, Root Mean Squared Error: {rmse}')

The results I have are:

  • Training MAE: 2088.61, Training RMSE: 2777.73
  • Test MAE: 1340.74 , Test RMSE: 1904.74
    And this is the loss curve (with MSE as a loss criterion):enter image description here

I tried changing the hyperparameters etc. but no big change.

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