传统梯度下降法面临的挑战

  • 选择适当的学习率α较为困难。太小的学习率会导致收敛缓慢,而学习速度太块会造成较大波动,妨碍收敛。
  • 目前可采用的方法是在训练过程中调整学习率大小,例如模拟退火算法:预先定义一个迭代次数m,每执行完m次训练便减小学习率,或者当cost function的值低于一个阈值时减小学习率。然而迭代次数和阈值必须事先定义,因此无法适应数据集的特点。
  • 上述方法中, 每个参数的 learning rate 都是相同的,这种做法是不合理的:如果训练数据是稀疏的,并且不同特征的出现频率差异较大,那么比较合理的做法是对于出现频率低的特征设置较大的学习速率,对于出现频率较大的特征数据设置较小的学习速率。
  • 近期的的研究表明,深层神经网络之所以比较难训练,并不是因为容易进入local minimum。相反,由于网络结构非常复杂,在绝大多数情况下即使是 local minimum 也可以得到非常好的结果。而之所以难训练是因为学习过程容易陷入到马鞍面中,即在坡面上,一部分点是上升的,一部分点是下降的。而这种情况比较容易出现在平坦区域,在这种区域中,所有方向的梯度值都几乎是 0。

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