ml p5-p7:learning rate，Adagrad，Stochastic Gradient Descent ，Feature Scaling，游戏模拟

概览

p5:learning rate，Adagrad，Stochastic Gradient Descent ，Feature Scaling
p6:使用游戏模拟做梯度下降的感觉，局部最低点和全局最低点
p7:使用游戏来模拟为什么loss有时会不降反增。

疑问

笔记

B站19年李宏毅 P5

1.Gradient Descent

Gradient Descent

Gradient Descent

2.Learning Rate

• 三个参数以上左边的图就不能画了
• 但是右边的图是每次参数update的时候，lossFunction 的变化。learning rate 小的话，loss下降的很慢，太大的话很快卡住，特别大的话就飞出去了。刚刚好才会比较好。

• 做learning rate的时候，要把右边的图画出来。

  
  
  Learning Rate

3.调整 learning rate

• 大原则：随着参数的update，learning rate 越来越小
• 起始点，通常离最低点比较远，但是经过好几次参数的update，靠近目标了，所以要减少 learning rate

• 最简单的方式看下面，最好的方式是给每一个参数一个learning rate

  
  
  Adaptive Learning Rates

4.Adagrad

• 每个参数都有自己的learning rate，就是η/σ。也就是设定的learning rate 除以之前所有偏微分的均方根。看下一张ppt，来明白均方根的意思
  
  Adagrad
  
  
  Adagrad对单个参数栗子

5.Adagrad简化写法

• deacy 的learning rate是上面那个，下面的多了点东西，除一下，简化成最下面的式子。

  
  
  Adagrad简化写法

6.Contradiction :矛盾

Contradiction

7.Intuitive Reason：直觉上的原因

• 反差，假设某个参数算出来的很大，或者特别小，造成反差的效果

  
  
  Intuitive Reason

7.更正常的解释——一个参数的时候

• 只有一个参数的时候，最好的一不的分子，正好就是微分值，所以步伐大小与微分值成正比是没有问题的。但是这个仅限于一个参数的时候。

  
  
  Larger gradient, larger steps?

8.更正常的解释——多个参数的时候

Comparison between different parameters

9.更正常的解释——二次微分

• 最好的step不仅要正比与一次微分而且要反比与二次微分（分母的2a就是二次微分）

  
  
  Second Derivative

10.更正常的解释——多个参数的时候

• a的微分值比较小，二次微分也比较小，相除的话，每次的update的step一般大
• c的微分值比较大，二次微分也比较大，相除的话，每次的update的step一般大

• 二次微分考虑进去做调整才可以真正反应当前点与最低点的距离

  
  
  Comparison between different parameters

11.adagred 使用一次微分的值去估计二次微分的值

• 上面是两个曲线，一个是有比较小二次微分的，一个是有比较大二次微分的。
• 下面的两条曲线对应的一次微分值
• 比较平滑的曲线，一次微分通常比较小，比较陡的曲线，一次微分通常比较大。

• adagred的均方根（把之前所有算过一次微分的平方和加起来取平均值然后再开根号），就是在曲线上sample很多个点，来反应二次微分的大小。

  
  
  adagred

12.Stochastic Gradient Descent ：随机梯度下降

• 随机梯度下降，根据每一个样本就更新参数，原来的梯度下降看完所有的 example 才update 一次参数。随即梯度更快

  
  
  Stochastic Gradient Descent

Stochastic Gradient Descent

13.Feature Scaling :特征缩放

• 希望让不同的 feature的 scaling 是一样的

  
  
  Feature Scaling

14.为什么要Feature Scaling

• w1对y的因影响小，所以对loss的微分也比较小，所以比较平滑
• w2对y的因影响大，所以对loss的微分也比较大，所以比较sharp

• 如果数据都比较接近的话，update参数会比较容易。因为根据等高线走，所以第一个不会往圆心走，第二个是正圆，就会比较往圆心走

  
  
  Feature Scaling

15.怎么做 Feature Scaling

• 对每个feature都算一个平均值 m
• 都算一个标准差 standard deviation σ
• 对第r个data的第i个component，减去所有data第i个component的平均值，除以所有data第i个component的标准差

• 所有dimension的均值都是零，方差都是1

  
  
  How To Feature Scaling

16.梯度下降的方法的理论

Formal Derivation ：形式倒数

Taylor Series

Multivariable Taylor Series ：多变量泰勒级数

Back to Formal Derivation

• 能够做梯度下降的原因是泰勒展开式，但是距离要绝对小。也就是learning rate 比较小

  
  
  Back to Formal Derivation

17.More Limitation of Gradient Descent ：梯度下降法的限制

• 会卡在 local minima
• 也会卡在不是 local minima 或者微分值为零的地方
• 真正的问题是，可能微分值很小的时候也是在高原的地方，离 local minima 很小

More Limitation of Gradient Descent