Neural Network Toolbox の CNN の学習を GPU で利用する場合、 cuDNN ルーチン (NVidia が提供する Deep Neural Network 用ライブラリ)を使っており、cuDNN 側の非決定的なルーチンが原因となっております。
誠に恐れ入りますが、再現性可能な回避方法としては、GPU の代わりに、CPU を利用するモードで学習してください。
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