自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率

上篇文章講梯度下降時提到過學(xué)習(xí)速率η，它對訓(xùn)練效果也起到很重要的影響，如果η過大，那每次更新后，總誤差可能并不會縮小；而如果η過小，那訓(xùn)練速度又會變得相當(dāng)慢。所以我們很自然的有這樣的想法，學(xué)習(xí)速率η不應(yīng)該是一直不變的，我們希望這個學(xué)習(xí)速率η能夠隨著每次epoch而減小。

Adagrad就是針對這一問題提出的，自適應(yīng)地為各個參數(shù)分配不同學(xué)習(xí)率的算法。其公式如下：

Adagrad

學(xué)習(xí)速率η不再恒定不變，而是根據(jù)上式持續(xù)更新，下面的分母會隨著迭代次數(shù)的增加累加gi，gi是第i次更新所得到偏導(dǎo)數(shù)。

也即，對于所有的參數(shù)來講，學(xué)習(xí)速率都是越來越小的。而且，偏導(dǎo)越小，學(xué)習(xí)速率減小的就越慢。

第一條很好理解，第二條要簡單解釋一下，如果偏導(dǎo)很小，說明本來的更新速率就很小，如果再將學(xué)習(xí)速率這個參數(shù)以一個較快的速度減小，那這個維度下的總參數(shù)更新速率就會變的過慢。

當(dāng)然Adagrad也不是唯一的算法，擁有類似功能的還有RMSprop、Adadelta、AdaSecant、Adam等，而且一般而言Adam是目前的最優(yōu)選擇。

Momentum

我們考慮這樣一個問題，如果單純的只靠梯度來作為權(quán)重更新的唯一依據(jù)，會出現(xiàn)什么樣的問題，如下圖所示：

當(dāng)梯度非常小，也即曲面在對應(yīng)維度上非常平緩時，權(quán)重的更新會變得相當(dāng)慢；在鞍點，也即偏導(dǎo)數(shù)為0的點，該維度權(quán)重會停止更新；而且也很容易停留在局部最小值而達不到全局最小值。

Momentum是沖量的意思，不過我們可以簡單的把它理解為慣性，把梯度下降看做一個小球沿曲線滑落的過程，這樣即便在梯度為零的點，也能以一個較快的速度進行梯度下降，甚至還有可能幫助損失函數(shù)突破局部最小值的限制，到達全局最小值。

前面所提到的表現(xiàn)優(yōu)秀的Adam算法，就相當(dāng)于RMSProp (高級版Adagrad) + Momentum。