深度學習 優化器

2021-10-13 05:28:05 字數 2963 閱讀 4283

神經網路的訓練過程是通過迭代更新超引數來最小化損失函式的過程,最終目標是找到使損失函式最小,最能準確**的超引數組合。而在更新迭代超引數時就需要用到不同的優化器,本文簡要介紹幾種常用的優化器。

①計算t時刻損失函式關於當前引數的梯度:

②計算t時刻的一階動量mt(與梯度相關的函式)和二階動量vt(與梯度平方相關的函式)

③計算t時刻下降梯度:

④更新t+1時刻引數:

各個優化器的基本步驟和原理都是這樣的,優化器的區別就是一階動量和二階動量的設計不同。

sgd優化器是最常用的一種梯度下降法,是沒有動量的,其一階動量直接使用梯度,二階動量為1,即:

因此將其帶入下降梯度計算式中可得:

因此引數更新公式為:

#sgd

w1.assign_sub

(lr*grads[0]

)b1.

assign_sub

(lr*grads[1]

)

這裡assign_sub是引數自更新的函式,grads是損失函式關於當前引數的梯度

sgdm是在sgd的基礎上增加了一階動量,二階動量仍為1,即:

因此將其帶入下降梯度計算式中可得:

因此引數更新公式為:

#sgdm

m_w=beta*m_w+(1

-beta)

*grads[0]

m_b=beta*m_b+(1

-beta)

*grads[1]

w1.assign_sub

(lr*m_w)

b1.assign_sub

(lr*m_b)

adagrad在sgd基礎上增加了二階動量,無一階動量,即:

因此將其帶入下降梯度計算式中可得:

)因為要求從開始到當前時刻的梯度的平方的累積和作為二階動量,所以首先計算這個累積值儲存到v_w和v_b

rmsprop是在sgd基礎上增加二階動量,無一階動量,即:

因此將其帶入下降梯度計算式中可得:

因此引數更新公式為:

#rmsprop

v_w=beta*v_w+(1

-beta)

*tf.

square

(grads[0]

)v_b=beta*v_b+(1

-beta)

*tf.

square

(grads[1]

)w1.

assign_sub

(lr*grads[0]

/tf.

sqrt

(v_w)

)b1.

assign_sub

(lr*grads[1]

/tf.

sqrt

(v_b)

)

adam優化器具有較好的魯棒性,它同時結合了sgdm一階動量和rmsprop的二階動量,並在此基礎上增加了兩個修正項,即:

修正一階動量的偏差為:

#adam

m_w=

0m_b=

0v_w=

0v_b=

0beta1=

0.9beta2=

0.999

delta_w=

0delta_b=

0global_step=

0m_w=beta1*m_w+(1

-beta1)

*grads[0]

m_b=beta1*m_b+(1

-beta1)

*grads[1]

v_w=beta2*v_w+(1

-beta2)

*tf.

square

(grads[0]

)v_b=beta2*v_b+(1

-beta2)

*tf.

square

(grads[1]

)m_w_correction=m_w/(1

-tf.

pow(beta1,

int(global_step)))

m_b_correction=m_b/(1

-tf.

pow(beta1,

int(global_step)))

v_w_correction=v_w/(1

-tf.

pow(beta2,

int(global_step)))

v_b_correction=v_b/(1

-tf.

pow(beta2,

int(global_step)))

w1.assign_sub

(lr*m_w_correction/tf.

sqrt

(v_w_correction)

)b1.

assign_sub

(lr*m_b_correction/tf.

sqrt

(v_b_correction)

)

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