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优化器--牛顿总结

---这里记录下一些关于牛顿来作为优化器的个人笔记 :) 关于牛顿,先不说其中的概念,来简单看一个例子? 不用计算器,如何手动开一个值的平方根,比如计算{sqrt(a) | a=4 } ?...这个公式其实是依据牛顿得来的?牛顿长成什么样子呢? ?  就是长成这个样子,我们发现这个样子和我们的SGD还是很像的,这两者的区别记录在后面吧~。...,那牛顿采用的是泰勒级数的前几项 -- 有限的项,来近似表示一个函数f(x). 那么如何上面这个公式是如何通过牛顿得到的呢?   ...但是我们在用牛顿作为优化器的时候,是要求极小值的啊? 那么如何快速的求出极小值呢?    ...一般来说,对于那种高阶多项式采用牛顿效果会比SGD好些.

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优化算法——牛顿(Newton Method)

一、牛顿概述     除了前面说的梯度下降法,牛顿也是机器学习中用的比较多的一种优化算法。牛顿的基本思想是利用迭代点 ?...牛顿的速度相当快,而且能高度逼近最优值。牛顿分为基本的牛顿和全局牛顿。...二、基本牛顿 1、基本牛顿的原理     基本牛顿是一种是用导数的算法,它每一步的迭代方向都是沿着当前点函数值下降的方向。     我们主要集中讨论在一维的情形,对于一个需要求解的优化函数 ?...三、全局牛顿     牛顿突出的优点是收敛速度快,具有局部二阶收敛性,但是,基本牛顿初始点需要足够“靠近”极小点,否则,有可能导致算法不收敛。这样就引入了全局牛顿。...四、算法实现     实验部分使用Java实现,需要优化的函数 ? ,最小值为 ? 。

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优化算法——牛顿(Newton Method)

一、牛顿概述     除了前面说的梯度下降法,牛顿也是机器学习中用的比较多的一种优化算法。...牛顿的速度相当快,而且能高度逼近最优值。牛顿分为基本的牛顿和全局牛顿。...二、基本牛顿 1、基本牛顿的原理 2、基本牛顿的流程 三、全局牛顿     牛顿突出的优点是收敛速度快,具有局部二阶收敛性,但是,基本牛顿初始点需要足够“靠近”极小点,否则,有可能导致算法不收敛...这样就引入了全局牛顿。...1、全局牛顿的流程 image.png 2、Armijo搜索    四、算法实现     实验部分使用Java实现,需要优化的函数 最小值为 1、基本牛顿Java实现 package org.algorithm.newtonmethod

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Python实现所有算法-牛顿优化

在微积分中,牛顿是一种迭代方法,用于求可微函数F的根,它是方程F ( x ) = 0的解。...找最小 这是基本牛顿: 理论是这样的 这是最终的更新公式 接下来再细讲,并不是所有的方程都有求根公式,或者求根公式很复杂,导致求解困难。利用牛顿,可以迭代求解。...剩下的问题就和第一部分提到的牛顿求解很相似了。...为了求解f'=0的根,把f(x)的泰勒展开,展开到2阶形式: 当且小三角无限趋于0 的时候 这个成立 我们的最终迭代公式就出来了 值得更新公式 牛顿用于函数最优化求解”中对函数二阶泰勒公式展开求最优值的方法称为...:Newton牛顿用于方程求解”中对函数一阶泰勒展开求零点的方法称为:Guass-Newton(高斯牛顿

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优化算法——拟牛顿之DFP算法

一、牛顿     在博文“优化算法——牛顿(Newton Method)”中介绍了牛顿的思路,牛顿具有二阶收敛性,相比较最速下降法,收敛的速度更快。...在基本牛顿中,取得值的点处的导数值为 ? ,即上式左侧为 ? 。则: ? 求出其中的 ? : ? 从上式中发现,在牛顿中要求Hesse矩阵是可逆的。       当 ? 时,上式为: ?...此方法便称为拟牛顿(QuasiNewton),上式称为拟牛顿方程。在拟牛顿中,主要包括DFP拟牛顿,BFGS拟牛顿。...在博文“优化算法——牛顿(Newton Method)”中介绍了非精确的线搜索准则:Armijo搜索准则,搜索准则的目的是为了帮助我们确定学习率,还有其他的一些准则,如Wolfe准则以及精确线搜索等。...DFP拟牛顿的算法流程如下: ? 4、求解具体的优化问题     求解无约束优化问题 ? 其中, ? 。

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优化算法——拟牛顿之BFGS算法

一、BFGS算法简介 BFGS算法是使用较多的一种拟牛顿方法,是由Broyden,Fletcher,Goldfarb,Shanno四个人分别提出的,故称为BFGS校正。    ...同DFP校正的推导公式一样,DFP校正见博文“优化算法——拟牛顿之DFP算法”。对于拟牛顿方程: ? 可以化简为: ? 令 ? ,则可得: ? 在BFGS校正方法中,假设: ?...则对于拟牛顿方程 ? 可以化简为: ? 将 ? 代入上式: ? 将 ? 代入上式: ? ?     已知: ? 为实数, ? 为 ? 的向量。上式中,参数 ? 和 ?...在博文“优化算法——牛顿(Newton Method)”中介绍了非精确的线搜索准则:Armijo搜索准则,搜索准则的目的是为了帮助我们确定学习率,还有其他的一些准则,如Wolfe准则以及精确线搜索等...BFGS拟牛顿的算法流程: ? 四、求解具体优化问题    求解无约束优化问题 ? 其中, ? 。

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机器学习中牛顿优化的通俗解释

我们知道,梯度下降算法是利用梯度进行一阶优化,而今天我介绍的牛顿优化算法采用的是二阶优化。本文将重点讲解牛顿的基本概念和推导过程,并将梯度下降与牛顿做个比较。 1....牛顿优化 上一部分介绍牛顿如何求解方程的根,这一特性可以应用在凸函数的优化问题上。 机器学习、深度学习中,损失函数的优化问题一般是基于一阶导数梯度下降的。...现在,从另一个角度来看,想要让损失函数最小化,这其实是一个值问题,对应函数的一阶导数 f’(x) = 0。...一阶优化和二阶优化的示意图如下所示: 梯度下降,一阶优化: ? 牛顿,二阶优化: ? 以上所说的是梯度下降和牛顿优化方式差异。那么谁的优化效果更好呢? 首先,我们来看一下牛顿的优点。...从整体效果来看,牛顿优化速度没有梯度下降算法那么快。所以,目前神经网络损失函数的优化策略大多都是基于梯度下降。 值得一提的是,针对牛顿的缺点,目前已经有一些改进算法。这类改进算法统称拟牛顿算法。

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数值优化(6)——拟牛顿:BFGS,DFP,DM条件

上一节笔记:数值优化(5)——信赖域子问题的求解,牛顿及其拓展 ———————————————————————————————————— 大家好! 这一节,我们会开始关注拟牛顿。...拟牛顿是另外一个系列的优化算法,也是无约束优化算法的最后一大块。从这一个部分开始,理论的证明会开始减少,而更多的开始注重于对优化思想的介绍与理解。...割线:拟牛顿的前身 要说拟牛顿(Quasi-Newton Method)必然要先提到上一节说的牛顿。如果我们不用一般的情况来看它,而直接考虑一元的情况,其实对应的就是下面这张图 ?...所以割线其实就是拟牛顿的前身,因为如果我们设 , ,式子就会变成 这就是拟牛顿的本质。拟牛顿可以好用,一个很重要的地方在于它不需要精确计算二阶信息。...事实上从拟牛顿开始,我们的理论部分就开始减少了,对于实操的和理解的部分要求增多。当然了,这样的思想在优化中,自然也是很重要的。

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牛顿和梯度下降法_最优化次梯度法例题

常见的最优化方法有梯度下降法、牛顿和拟牛顿、共轭梯度等等。 1. 梯度下降法(Gradient Descent) 梯度下降法是最早简单,也是最为常用的最优化方法。...所以,可以说牛顿比梯度下降法看得更远一点,能更快地走到底部。(牛顿目光更加长远,所以少走弯路;相对而言,梯度下降法只考虑了局部的最优,没有全局思想。)   ...2)拟牛顿(Quasi-Newton Methods)   拟牛顿是求解非线性优化问题最有效的方法之一,于20世纪50年代由美国Argonne国家实验室的物理学家W.C.Davidon所提出来。...另外,因为拟牛顿不需要二阶导数的信息,所以有时比牛顿更为有效。如今,优化软件中包含了大量的拟牛顿算法用来解决无约束,约束,和大规模的优化问题。 具体步骤:   拟牛顿的基本思想如下。...这样的迭代与牛顿类似,区别就在于用近似的Hesse矩阵B k 代替真实的Hesse矩阵。所以拟牛顿关键的地方就是每一步迭代中矩阵B k 的更新。

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数值优化(5)——信赖域子问题的求解,牛顿及其拓展

上一节笔记:数值优化(4)——非线性共轭梯度,信赖域 ———————————————————————————————————— 大家好!...牛顿 牛顿(Newton Method)也是一个很经典的迭代算法,它的思路非常简单:我们直接找方程 的根。...非精确牛顿 非精确牛顿(Inexact Newton Method)是在牛顿的基础上,针对它无法解决的那些问题进行修正得到的方法。...我们先把带截断的牛顿CG方法的算法放在下面。 ? 我们一步一步来解释这个方法 对应的就是开始的方程组 。...是因为我们在第3节 数值优化(3)——线搜索中的步长选取方法,线性共轭梯度 有说明过这么一个性质: Proposition 3: 是函数 在 这个空间上的最小值。 在这里因为我们的 。

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十分钟掌握牛顿优化

我们知道,梯度下降算法是利用梯度进行一阶优化,而今天我介绍的牛顿优化算法采用的是二阶优化。本文将重点讲解牛顿的基本概念和推导过程,并将梯度下降与牛顿做个比较。...2 牛顿优化 上一部分介绍牛顿如何求解方程的根,这一特性可以应用在凸函数的优化问题上。 机器学习、深度学习中,损失函数的优化问题一般是基于一阶导数梯度下降的。...现在,从另一个角度来看,想要让损失函数最小化,这其实是一个值问题,对应函数的一阶导数 f'(x) = 0。...一阶优化和二阶优化的示意图如下所示: 梯度下降:一阶优化 牛顿:二阶优化 以上所说的是梯度下降和牛顿优化方式差异。那么谁的优化效果更好呢? 首先,我们来看一下牛顿的优点。...从整体效果来看,牛顿优化速度没有梯度下降算法那么快。所以,目前神经网络损失函数的优化策略大多都是基于梯度下降。 值得一提的是,针对牛顿的缺点,目前已经有一些改进算法。这类改进算法统称拟牛顿算法。

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