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梯度下降不会收敛到它的最小值

梯度下降是一种常用的优化算法,用于求解函数的最小值或最大值。它通过迭代的方式不断调整参数,使得目标函数的值逐渐趋于最优解。

梯度下降算法的基本思想是沿着目标函数的负梯度方向进行迭代更新,以逐步接近最小值。在每一次迭代中,根据当前参数的梯度和学习率来更新参数的取值,直到达到收敛条件或达到最大迭代次数。

梯度下降算法有多种变体,包括批量梯度下降(Batch Gradient Descent)、随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent)和小批量梯度下降(Mini-batch Gradient Descent)。它们的区别在于每次迭代更新参数时所使用的样本数量不同。

梯度下降算法的优势在于可以应用于各种机器学习和深度学习模型的训练过程中,包括线性回归、逻辑回归、神经网络等。它能够高效地求解大规模数据集和复杂模型的优化问题。

在腾讯云的产品中,与梯度下降算法相关的产品包括:

  1. 机器学习平台(https://cloud.tencent.com/product/tiia):提供了丰富的机器学习算法和模型训练工具,可用于应用梯度下降算法进行模型训练和优化。
  2. 弹性MapReduce(https://cloud.tencent.com/product/emr):提供了分布式计算和数据处理的能力,可用于加速梯度下降算法的计算过程。
  3. 云服务器(https://cloud.tencent.com/product/cvm):提供了高性能的计算资源,可用于运行梯度下降算法的训练任务。
  4. 云数据库MySQL版(https://cloud.tencent.com/product/cdb_mysql):提供了可靠的数据存储和管理服务,可用于存储和处理梯度下降算法的训练数据。

需要注意的是,以上产品仅为示例,实际选择使用的产品应根据具体需求和场景进行评估和选择。

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解锁机器学习-梯度下降:从技术实战全面指南

本文全面深入地探讨了梯度下降及其变体——批量梯度下降、随机梯度下降和小批量梯度下降原理和应用。...该算法核心思想非常直观:找到一个函数局部最小值(或最大值)通过不断地沿着该函数梯度(gradient)方向更新参数。 什么是梯度下降? 简单地说,梯度下降是一个用于找到函数最小值迭代算法。...在机器学习中,这个“函数”通常是损失函数(Loss Function),该函数衡量模型预测与实际标签之间误差。通过最小化这个损失函数,模型可以“学习”从输入数据输出标签之间映射关系。...Optimized theta:", theta) 输出: Optimized theta: tensor([[0.5780], [0.7721]], requires_grad=True) 批量梯度下降主要优点是稳定性和准确性...这既是优点也是缺点:不稳定性可能帮助算法跳出局部最优解,但也可能使得收敛速度减慢。 在接下来部分,我们将介绍一种折衷方案——小批量梯度下降试图结合批量梯度下降和随机梯度下降优点。

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入门 | 一文简述深度学习优化方法——梯度下降

然而,我们想要达到全局最小值点,却是无法实现。现在,如果你将权值初始化在 A 点,那么你将会收敛局部极小值点,而且,一旦你收敛这个极小值点,梯度下降将没法使你离开这里。...尽管它在 x 方向上是一个最小值点,但是它在另一个方向上是局部最大值点,并且,如果沿着 x 方向变得更平坦的话,梯度下降会在 x 轴振荡并且不能继续根据 y 轴下降,这就会给我们一种已经收敛最小值错觉...随机性解救 那么,我们如何在尝试收敛全局最优值同时摆脱局部极小值和鞍点呢?答案是使用随机梯度下降。 到目前为止,我们一直使用通过对训练集上所有可能样本损失值求和得到损失函数进行梯度下降。...即使我们陷在「一个样本损失函数」局部最小值点,下一个随机采样点「一个样本损失函数」损失情况也可能不同,从而使我们能够继续移动。 当收敛时候,它会收敛几乎所有「一个样本损失函数」最小值。...余弦退火与重启相结合 最近一篇论文介绍了一种叫做「随机加权平均」技术。作者提出了一种方法,首先收敛最小值,缓存权重,然后将学习率恢复更高值。

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入门 | 一文简述深度学习优化方法----梯度下降

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梯度下降优化算法概述

基于以上概念我们进一步了解批量梯度更新 BGD,顾名思义,它就是一次性把所有样本同时计算之后得到梯度值,然后更新参数。这种方法十分简便,它对凸函数可以收敛全局最优值,对于非凸函数则收敛局部最优值。...而基于梯度更新也意味着面临一些挑战: 选择恰当初始学习率很困难,学习率太大会妨碍收敛,导致损失函数在最小值附近振荡甚至偏离最小值; 非凸损失函数优化过程存在大量局部最优解或鞍点; 参数更新采用相同学习率...首先了解一下牛顿法(二阶优化方法),利用 Hessian 矩阵逆矩阵替代人工设置学习率,在梯度下降时候可以完美的找出下降方向,不会陷入局部最小值。...Adagrad 最大变化是没有学习率设置,但是训练后期进入局部最小值雷区之后就会反复在局部最小值附近抖动。...抛砖引玉,期待你们更优答案: 1.SGD + Momentum 被大量用在CNN 、NLP 问题上 2.Adam + SGD Adam加速收敛过程,可能陷入局部最小值或无法收敛,此时用小学习率

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关于梯度下降优化算法概述

批量梯度下降能够保证更好收敛误差平面全局最小值,并且到达一个非凸误差平面的局部最小值。...然而批次梯度下降算法收敛一个局部最小点后,参数就不会再改变(参数确定,认为达到条件,参数被放置于该点,就是这个意思)。...另一方面,当这个更加复杂化收敛达到理想最小值点时,随机梯度下降算法也可能使继续跳过这个点(有利总有弊么,没毛病!)。...然后经过验证,当我们根据步数增加逐步降低学习速率(步长)时,随机梯度下降一定会最终收敛非凸误差平面的局部最小值和凸优化全局最小值(在大多数情况下是非凸),这种效果和批次下降是一样(最后效果一样...我们想要一个更聪明球——应该有向哪里走概念,这样的话在山坡再次升起之前球可以做减速(这样就不会冲过最小值点)。 Nesterov 加速梯度(NAG)算法提供了一种对动量预测方法。

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【翻译】An overview of gradient descent optimization algorithms

批量梯度下降法保证收敛于凸误差曲面的全局最小值和非凸曲面的局部最小值。 2.2 随机梯度下降 相反,随机梯度下降(SGD)会更新每个训练示例x(i)和标签y(i)参数。 ?...SGD执行频繁更新,其方差很大,导致目标函数波动很大,如图1所示。 当批量梯度下降收敛参数所处盆地最小值时,SGD s波动一方面使其能够跳到新、潜在更好局部最小值。...另一方面,这最终会使收敛变得复杂最小值,因为SGD将继续超调。...然而,已有研究表明,当我们缓慢降低学习速率时,SGD表现出与批量梯度下降相同收敛行为,几乎可以肯定分别收敛非凸优化和凸优化局部最小值或全局最小值。...学习速率过小会导致收敛速度过慢,而学习速率过大会阻碍收敛,导致损失函数在最小值附近波动甚至发散。

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深度 | 如何理解深度学习优化?通过分析梯度下降轨迹

该论文研究了深度线性神经网络上梯度下降情况,能保证以线性速率收敛全局最小值。...此外,基于轨迹分析也正开始涉足图景方法之外领域——对于线性神经网络情况,他们已经成功确立在任意深度下梯度下降到全局最小值收敛性。...考虑数据-标签分布各有不同(他们称之为「targets」),Bartlett 等人展示了可证明梯度下降以线性速率收敛全局最小值案例——在 ?...具体而言,我们分析了任意不包含「瓶颈层」线性神经网络梯度下降轨迹,瓶颈层是指其隐藏维度不小于输入和输出维度之间最小值 ? ;还证明了以线性速率全局最小值收敛性。...图景分析目前仅限于浅(两层)模型,而基于轨迹方法最近已经处理了任意深度模型,证明了梯度下降能以线性速率收敛全局最小值。但是,这一成功仅包含了线性神经网络,还仍有很多工作有待完成。

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【AI】浅谈梯度下降算法(拓展篇)

,学习率 Learning Rate,影响了每一步步长; 如果学习率太低,算法需要经过大量迭代才能收敛,这将耗费很长时间: 反之,如果学习率太高,这会导致算法发散,值越来越大,最后无法找到好解决方案...有的可能看着像洞、像山脉、像高原或者是各种不规则地形,导致很难收敛最小值。 如果随机初始化,算法从左侧起步,那么会收敛一个局部最小值,而不是全局最小值。...成本函数将不再是缓缓降低直到抵达最小值,而是不断上上下下,但是从整体来看,还是在慢慢下降。随着时间推移,最终会非常接近最小值,但是即使到达了最小值,依然还会持续反弹,永远不会停止。...开始步长比较大(这有助于快速进展和逃离局部最小值),然后越来越小,让算法尽量靠近全局最小值,这个过程叫做模拟退火:因为类似于冶金时融化金属慢慢冷却退火过程。...它们最终都接近最小值,但是批量梯度下降路径实际上是在最小值处停止,而随机梯度下降和小批量梯度下降都继续走动。

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最优化问题中步长越大、收敛速度越快,梯度下降算法数十年传统思路被打破

Benjamin Grimmer 我们接下来看一看这项工作具体内容。 研究概览 本文通过一种计算机辅助分析技术,在平滑凸优化中建立了可以证明更快梯度下降收敛速度。...通过相关 SDP 可行解存在,作者证明了应用非恒定步长模式后下降保证,从而获得更快收敛保证。...Grimmer 让计算机进行了数百万次步长序列排列,从而找到那些最快收敛答案序列。 Grimmer 发现,最快序列总是有一个共同点,即中间一步总是很大,其大小取决于重复序列中步骤数。...不过,虽然这些见解可能会改变研究人员对梯度下降看法,但可能不会改变这项技术目前使用方式。...不仅最大一步总是恰好在中间,而且两边也会出现同样模式:继续放大并细分序列,会得到一个「几乎分形模式」,大步长被小步长包围。

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吴恩达导师Michael I.Jordan学术演讲:如何有效避开鞍点(视频+PPT)

你们都知道局部最小值是我们克星,所以我一直在讨论这个问题,那就是如何避免局部最小值。但问题并不明显,有很多机器学习问题没有局部最小值。即使你有局部最小值梯度下降似乎可以轻松回避它们。...现在我们来讨论一个凸问题,是一个类似碗形状。我们希望寻找f(x)最小值。这是梯度下降方程。可以证明它是收敛于全局最优解,以1/k速率,对于平滑函数。...最重要是,达到最优所需迭代次数是独立于维度。这是一个惊人数学事实。也许并不是所有人都这样认为,但事实的确如此。这意味着你可以运行无限维度梯度下降,仍然不会减慢速度。...这就给出了多项式d三次方收敛速度,所以你不能这样做,你不能用一个扁平饼状区域来代替,你要用真正饼状区域,但这就涉及一些很深奥微分几何,所以我们转而使用扩散过程。...扰动梯度下降确实能够脱离鞍点,高效性只是一方面,所以这有些振奋人心,你不需要去计算二阶信息,所以我们这种基于梯度方法是很优秀

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第十八章 大规模机器学习

实际上,当你运行随机梯度下降时,和批量梯度下降相比收敛形式是不同。随机梯度下降所做就是连续不断地在某个区域中朝着全局最小值方向徘徊,而不是直接达到全局最小值。...因此,通常我们用随机梯度下降法能得到一个很接近全局最小值参数。 最后一点细节,在随机梯度下降法中,我们有一个外层循环(Repeat 这一层),决定了内层循环执行次数。...因为学习速率更小了,所以下降更慢了,但也得到了一个很好收敛结果。这是因为,随机梯度下降算法不是直接收敛全局最小值,而是在一个范围内反复震荡,最后逐渐接近全局最小值。...如果,你想让随机梯度下降更好地收敛全局最小值,你可以做就是让学习速率α 值随时间变化逐渐减小。所以,一种典型方法就是,让 α 等于: ?...但如果你能很好地调整这些参数,最后得到图像,你算法还是会在最小值附近震荡,但它会更接近最小值。因为这时,你减小了学习速率,那么这个震荡也会越来越小,直到收敛非常靠近全局最小地方: ?

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多元线性回归

Feature Scaling(特征缩放) 如果你有一个机器学习问题,这个问题有多个特征,如果你能确保这些特征都处在一个相近范围,确保不同特征取值在相近范围内,这样梯度下降法就能更快地收敛。...而如果你用这个代价函数来运行梯度下降的话,你要得到梯度值,最终可能需要花很长一段时间并且可能会来回波动,然后会经过很长时间,最终才收敛全局最小值。...如果你用这样代价函数来执行梯度下降的话,可以从数学上来证明,梯度下降算法就会找到一条更捷径路径通向全局最小,而不是像刚才那样沿着一条让人摸不着头脑路径,一条复杂得多轨迹,来找到全局最小值。...因此,通过特征缩放,通过"消耗掉"这些值范围,在这个例子中,我们最终得到两个特征 x1 和 x2 都在0和1之间,这样你得到梯度下降算法就会更快地收敛。...[image] 总结: 如果α太小:收敛速度慢。 如果α太大:可能不会在每次迭代中减少,因此可能不会收敛

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线性回归、代价函数和梯度下降

梯度下降(迭代求最优值) 步长(学习率\alpha)决定了梯度下降速度,梯度下降到直至收敛convergence(也就是局部最小值才停止),所以太大步长会导致在坡底(局部最小值)震荡 初始化起点也能影响梯度下降速度和得到局部最小值...,最终影响结果 如果刚好初始化值为局部最小值,则代价函数J_\theta值为0 梯度下降时,学习率\alpha不需要变更,因为在梯度下降过程中,代价函数梯度\partial_{J}会随着慢慢下降而减小...function)与线性回归 凸函数没有局部最优,只有一个全局最优,像这种函数,只要使用线性回归总是能收敛全局最优 1.2.3 批梯度下降法(Batch Gradient Descent) 考虑全局一种方法...1.2.5 小技巧 如何能够快速判断梯度下降是否正在有效工作/收敛呢?...但是该方式缺点是通常这个阈值不好选择 1.2.5.1 总结 \alpha学习率太小会导致梯度下降速度很慢 \alpha太大会导致梯度反向增长,震荡,甚至是收敛速度慢等 设置较小学习率总能收敛,但是速度会偏慢

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批量梯度下降法(BGD)、随机梯度下降法(SGD)和小批量梯度下降法(MBGD)

缺点:   (1)准确度下降。由于即使在目标函数为强凸函数情况下,SGD仍旧无法做到线性收敛。   (2)可能会收敛局部最优,由于单个样本并不能代表全体样本趋势。   ...SGD,每次更新参数只需要一个样本,因此若使用这30W个样本进行参数更新,则参数会被更新(迭代)30W次,而这期间,SGD就能保证能够收敛一个合适最小值上了。...(2)每次使用一个batch可以大大减小收敛所需要迭代次数,同时可以使收敛结果更加接近梯度下降效果。...使其能够跳出局部最小值,继续沿着梯度下降方向优化,使得模型更容易收敛全局最优值 batcha_size选择带来影响:   (1)在合理地范围内,增大batch_size好处:     a....Fixed Learning Rate一般取0.1或者0.1附件值,可能不是最好但是一定不会太差 4.2选取最优初始值θ 首先,初始值θ不同,获得代价函数最小值也可能不同,因为每一步梯度下降求得只是当前局部最小而已

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【干货】加速梯度下降若干小技巧

【导读】在训练神经网络时候,使用标准梯度下降法常常使网络陷入局部最小值,从而造成实验结果不佳。本文介绍了几种标准梯度下降基础改进算法。如批量梯度下降,正则,动量,变化学习率等。...这是因为误差曲面本身并不是凸,因此曲面可能包含许多独立于全局最小值局部最小值。 另外,即使网络达到了全局最小值收敛训练数据理想点,也不能保证我们模型有很好泛化性能。...尽管没有办法防止过拟合发生,我们仍然可以找到几种方法来缓解。 ▌随机和小批量随机梯度下降 ---- ---- 标准梯度下降算法每次迭代更新是训练数据子集。...这有助于防止模型陷入局部最小值,即使当前梯度为0,上一个梯度很可能不是,所以很容易卡住。 通过使用动量,沿着误差表面的运动总体上也更加平滑,并且网络可以在整个运动中更快地移动。 ?...下面的图表说明了每个提到梯度下降变化同时工作。观察更复杂版本比简单动力或SGD版本更快地收敛。 ?

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Andrew Ng机器学习课程笔记--week10(优化梯度下降)

本周主要介绍了梯度下降算法运用到大数据时优化方法。...如图示,因为每次只更新一个权重,所以相比于批量梯度下降收敛路线,随机梯度下降要更加崎岖迂回一些。而且每次收敛结果也不一定相等。...因此算法虽然会逐渐走向全局最小值位置,但是可能无法站到那个最小值那一点,而是在最小值点附近徘徊。...2)Mini-Batch Gradient Descent 上面的随机梯度下降收敛过程显得比较任性,所以综合前面提到两种梯度算法优点提出了小批量梯度下降算法,即每次考虑一小批量数据来更新权重,算法如下...这就是在线学习机制,然后就像我们所看到,我们所使用这个算法与随机梯度下降算法非常类似,唯一区别的是,我们不会使用一个固定数据集,我们会做是获取一个用户样本,从那个样本中学习,然后丢弃那个样本并继续下去

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为什么Adam 不是默认优化算法?

该技术在1950年代首次提出,可以通过观察参数变化如何影响目标函数,选择一个降低错误率方向来更新模型每个参数,并且可以进行继续迭代,直到目标函数收敛最小值。 SGD是梯度下降一种变体。...上图来自cs231n,根据上面的描述Adam能迅速收敛一个“尖锐最小值”,而SGD计算时间长步数多,能够收敛一个“平坦最小值”,并且测试数据上表现良好。 为什么ADAM不是默认优化算法呢?...但SGD具有统一尺度,训练误差小,在测试数据推广时效果也会好 Adam使用指数移动平均并不能使学习率单调下降,这将导致它不能收敛最优解,从而导致泛化性能较差。...Adam学习学习率在某些情况下可能太小而不能有效收敛,这会导致找不到正确路径而收敛到次优点。 Adam可能会大幅提高学习率,这不利于算法整体性能。...对于这种泛化差距一种经验解释是,自适应梯度算法倾向于收敛尖锐极小值,其局部地区曲率较大,所以泛化性能较差,而SGD则倾向于寻找平坦极小值,因此泛化较好。

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学界 | Michael Jordan新研究官方解读:如何有效地避开鞍点

研究相当令人惊讶地表明:仅仅使用适当扰动就足以使GD非常高效地避开鞍点;实际上,从收敛速率对维度依赖上来看,几乎就像是鞍点不存在一样。 扰动梯度下降 在经典梯度下降领域,给定一个函数 ?...而且它们也无法保证当用户观察一段相对平坦学习曲线时,究竟是在鞍点附近还是已经收敛局部最小值。最后,它们更无法保证 GD 在非凸优化中能像在凸优化中那样快速解决高维问题。...经典理论研究收敛一阶驻点 ∇f(x)=0 速度,是通过研究找到 ϵ-一阶驻点 (|∇f(x)|≤ϵ)所需步数。与此类似,我们研究避开严格鞍点速度,也就是收敛二阶驻点 ?...因此,该定理证明了在一个附加 Hessian-Lipschitz 条件下,一种有扰动 GD 变种能快速收敛二阶驻点,且所需时间与 GD 收敛一阶驻点所需时间几乎一样。...我们通过实验确认了这种现象,比如,上面右图中 d=10 情况。 结论 在这篇文章中,我们展示了一种梯度下降扰动形式可以快速收敛二阶驻点,且速度和标准梯度下降收敛一阶驻点速度一样快。

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《Scikit-Learn与TensorFlow机器学习实用指南》 第4章 训练模型

梯度下降(GD),在训练集上,它可以逐渐调整模型参数以获得最小损失函数,最终,参数会收敛和第一种方法相同值。...它们可能是洞,山脊,高原和各种不规则地形,使它们收敛最小值非常困难。...图 4-6 显示了梯度下降两个主要挑战:如果随机初始值选在了图像左侧,则它将收敛局部最小值,这个值要比全局最小值要大。...收敛速率 当损失函数是凸函数,同时斜率不能突变(就像均方差损失函数那样),那么批量梯度下降算法固定学习率之后,收敛速率是O(1/iterations)。...为了最后真正收敛全局最小值,你需要逐渐降低学习率。 Lasso 损失函数在 ? 处无法进行微分运算,但是梯度下降如果你使用子梯度向量 ? 后它可以在任何 ? 情况下进行计算。

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