Stanford cs231n #2 Parameter Update

在开始assignment之前，要先马一个国外大神对于gradient descent optimization algorithm的总结：http://sebastianruder.com/optimizing-gradient-descent/index.html#fnref:1

Gradient Descent

(1) SGD

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SGD的问题在于，在很多情况下收敛速度过慢，考虑如下情况：

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在flat的方向上过慢，而在steep的方向上上下幅度过大导致收敛过程异常缓慢。为了解决这个问题，有人提出了Momentum Update

(2) Momentum update

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Andrej大神教我们如何去理解这个momentum（动量）。首先我们的loss function在这个field内就像一个小球，它需要force产生加速度，从而有速度。gradient就相当于加速度，v就是速度，那么mu*v就是friction。也就是说为了让小球能稳定下来，我们需要一个friction来达到steady state。mu就是momentum，表示虽然我们希望改变梯度，但是要保留原来的值，好比惯性一样，和当前计算得出的改变量做一个tradeoff。mu可以取0.5,0.9,0.99等...

当然有人在momentum基础上又做了一步改进，就是

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NAG的意义在于，向前多“观测”了一步，这样调整过程可以更快速。

(3) AdaGrad

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这样的意义在于，当我们发现原来在steep方向上下降速度过快（可以从累积的cache体现），这样的scale down做法就可以减缓这个方向的下降速度，从而减小jiggle，加快收敛。但是问题是，过了一些迭代之后“小球”就停下来了，这并不是我们想要的，尤其是在训练深度神经网络的时候。Hinton在12年对这个算法做出了改进。加入了leaky：

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这样的好处在于解决了当cache过大的时候，梯度下降不再继续的尴尬。 比较funny的一点在于，Hinton本人并没有发表文章，只是在他po在coursera的课上的一个slide里面提到...之后有人在论文里只好引用这个slide...哈哈哈6666，Hinton都不屑于发这种东西了是嘛……

(4) Adam Update

Adam: combining momentum update and RMSProp

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Andrej说一般来讲beta1取0.9，beta2取0.995。

(5) 关键是 Learning decay rate over time!

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通常这些exponential decay用于sgd。

(6) Second order optimization methods

nice feature: no learning rate，可以由hessian矩阵更直接的知道该向最速下降方向走多少。

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两种常见的second order optimization: BFGS and L-BFGS