keras基礎-優化策略:mini-batch gradient decent


參考《Keras中文文檔》http://keras-cn.readthedocs.io/en/latest/

相關概念:神經網絡優化器(優化策略)、梯度下降、隨機梯度下降、小批的梯度下降(mini-batch gradient decent)、batch_size

batch

這個概念與Keras無關,老實講不應該出現在這里的,但是因為它頻繁出現,而且不了解這個技術的話看函數說明會很頭痛,這里還是簡單說一下。

深度學習的優化算法,說白了就是梯度下降。每次的參數更新有兩種方式。

第一種,標准梯度下降。遍歷全部數據集算一次損失函數,然后算函數對各個參數的梯度,更新梯度。這種方法每更新一次參數都要把數據集里的所有樣本都看一遍,計算量開銷大,計算速度慢,不支持在線學習,這稱為Batch gradient descent,批梯度下降。

另一種,每看一個數據就算一下損失函數,然后求梯度更新參數,這個稱為隨機梯度下降,stochastic gradient descent。這個方法速度比較快,但是收斂性能不太好,可能在最優點附近晃來晃去,hit不到最優點。兩次參數的更新也有可能互相抵消掉,造成目標函數震盪的比較劇烈。

為了克服兩種方法的缺點,現在一般采用的是一種折中手段,mini-batch gradient decent,小批的梯度下降,這種方法把數據分為若干個批,按批來更新參數,這樣,一個批中的一組數據共同決定了本次梯度的方向,下降起來就不容易跑偏,減少了隨機性。另一方面因為批的樣本數與整個數據集相比小了很多,計算量也不是很大。

基本上現在的梯度下降都是基於mini-batch的,所以Keras的模塊中經常會出現batch_size,就是指這個。

順便說一句,Keras中用的優化器SGD是stochastic gradient descent的縮寫,但不代表是一個樣本就更新一回,還是基於mini-batch的。


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