系列笔记 | 深度学习连载（4）：优化技巧（上）

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作者：AI有道

来源：AI有道

深度学习中我们总结出 5 大技巧：

1. Adaptive Learning Rate

我们先从Adaptive Learning Rate 谈起，我Gradient Decent 中我们已经讨论了：

AdaGrad ：

紧着AdaGrad的步伐，我们进一步看：

RMSProp

神经网络训练的时候，Error Surface 很有可能非常复杂

RMSProp其实和AdaGrad 是一样的思路，但是具体求分母的时候，它考虑了历史gradient和新的g的权重a 。

Momentum

如何找到最优的网络参数呢？

optimize loss 的时候，很有可能就会遇到如下三大问题：

• 慢 very slow
• 局部最优 local minimal
• 鞍点 saddle point

我们可以考虑在物理世界的场景进行映射：小球从山上滑落，在局部最低的时候，他的动量让它冲出局部。

我们复习一下梯度下降：Gradient的方向和Movement 的方向相反

当我们考虑运动的动量后：

• 运动不在是基于梯度，而是基于以前的运动
• Movement not just based on gradient, but previous movement.

其中 movement = laststep of movement - present gradient

Momentum 虽然不能保证走出“困境”，但是这是一个巨大的进步

Adam 算法

Adam 算法是结合 RMSProp 和 Momentum， 来寻找最优解。看起来比较复杂，

实际上懂 RMSProp 和 Momentum后，也就很快理解了。

2. New activation function

深度学习中我们总结出5大技巧：本节我们就从新的激活函数Relu谈起。

新的激活函数 new activation function

我们知道，激活函数在基于神经网络的深度学习中将线性变换，转换为非线性变换。是神经网络能够学到东西的重要一环。常用的激活函数有sigma， tanh 等。

从辛顿大神在2012年imagenet 中的CNN网络中引入relu，这个神奇的看上去是线性的激活函数进入我们的视野，以后扮演者非常重要的作用。

那为什么要引入relu，sigma、tanh 函数有什么缺点呢？

最主要的问题在于deep learning 无法真正deep：

如图所示，训练上8层之后，正确率急速下降。 这是为什么呢？

主要原因在于梯度消失Vanishing Gradient Problem

如图所示：传统的激活函数，数据变化后，输出的变化比输入小，而且根据ChainRule, 层数越深，梯度值相乘的结果越小，小到接近于0的时候，就无法学习了。

所以，我们引入Relu，他的特点是：

1. 计算快速（导数是1）

2. 生物学原理（貌似是大脑回路，不太了解）

3. linear piece 可以模拟任何函数（在以后的深度学习理论会讲）

4. 重点是：可以解决梯度消失的问题

Relu 可以简化神经网络：

虽然Relu看起来很好（有严格数学证明，以后会深入讲），但是在小于0的时候导数为0，对于参数学习是不利的：所以我们引入Relu的变种：leaky Relu， Parametirc Relu, 以后还会谈到 Selu

本专栏图片、公式很多来自中国台湾大学李弘毅老师、斯坦福大学cs229、cs231n 、斯坦福大学cs224n课程。在这里，感谢这些经典课程，向他们致敬！