目前最流行的5种优化器:Momentum(动量优化)、NAG(Nesterov梯度加速)、AdaGrad、RMSProp、Adam,所有的优化算法都是在原始梯度下降算法的基础上增加惯性和环境感知因素进行持续优化

Momentum优化

momentum优化的一个简单思想:考虑物体运动惯性,想象一个保龄球在光滑表面滚下一个平缓的坡度,最开始会很慢,但是会迅速地恢复动力,直到达到最终速度(假设又一定的摩擦力核空气阻力)

momentum优化关注以前的梯度是多少,公式:

\((1)m \leftarrow \beta m + \eta \nabla _\theta J(\theta)\)

\((2)\theta \leftarrow \theta - m\)

超参数\(\beta\)称为动量,其必须设置在0(高摩擦)和1(零摩擦)之间,默认值为0.9

可以很容易地验证当梯度保持一个常量,最终速度(即权重的最大值)就等于梯度乘以学习率乘以\(\frac{1}{1-\beta}\),当\(\beta = 0.9\)时,那么最终速度等于10倍梯度乘以学习率,所有momentum优化最终会比梯度下降快10倍,在不适用批量归一化的深度神经网络中,高层最终常会产生不同尺寸的输入,因此使用momentum优化会很有帮助,同时还会帮助跨过局部最优

由于又动量,优化器可能会超调一点,然后返回,再超调,来回震荡多次后,最后稳定在最小值,这也是系统中要有一些摩擦的原因之一,它可以帮助摆脱震荡,从而加速收敛

optimizer = tf.train.MomentumOptimizer(learning_rate=learning_rate,momentum=0.9)

Nesterov梯度加速

公式:

\((1)m \leftarrow \beta m + \eta \nabla _\theta J(\theta + \beta m)\)

\((2)\theta \leftarrow \theta - m\)

与momentum唯一不同的是用\(\theta + \beta m\)来测量梯度,这个小调整有效是因为在通常情况下,动量矢量会指向正确的方向,所以在该方向相对远的地方使用梯度会比在原有地方更准确一些

optimizer = tf.train.MomentumOptimizer(learning_rate=learning_rate,momentum=0.9,use_nesterov=True)

AdaGrad

AdaGrad对于简单的二次问题一般表现都不错,但是在训练神经网络时却经常很早就停滞了,学习速率缩小得很多,在到达全局最优前算法就停止了,所以尽管tensorflow又AdagradOptimizer,也不要用它来训练深度神经网络

公式:

\((1)s \leftarrow s + \nabla _\theta J(\theta) \otimes \nabla _\theta J(\theta)\)

\((2)\theta \leftarrow \theta - \eta \nabla _\theta J(\theta) \oslash \sqrt{s+\varepsilon}\)

RMSProp

AdaGrad降速太快而且没有办法收敛到全局最优,RMSProp算法却通过仅积累最近迭代中得梯度(而非从训练开始得梯度)解决这个问题,它通在第一步使用指数衰减开实现

公式:

\((1)s \leftarrow \beta s + (1-\beta)\nabla _\theta J(\theta) \otimes \nabla _\theta J(\theta)\)

\((2)\theta \leftarrow \theta - \eta \nabla _\theta J(\theta) \oslash \sqrt{s+\varepsilon}\)

衰减率\(\eta\)通常为0.9

optimizer = tf.train.RMSPropOptimizer(learning_rate=learning_rate,momentum=0.9,decay=0.9,epsilon=0.9)

除去非常简单得问题,这个优化器得表现几乎全部优于AdaGrad,同时表现也基本都优于Momentum优化和NAG,事实上在Adam优化出现之前,它是众多研究者所推荐得优化算法

Adam优化

Adam代表了自适应力矩估计,集合了Momentum优化和RmsProp的想法,类似Momentum优化,它会跟踪过去梯度的指数衰减平均值,同时也类似RMSProp,它会跟踪过去梯度平方的指数衰减平均值,

Adam算法:

\((1)m \leftarrow \beta_1 m + (1-\beta_i) \nabla _\theta J(\theta)\)

\((2)s \leftarrow \beta_2s +(1-\beta_2)\nabla _\theta J(\theta) \otimes \nabla _\theta J(\theta)\)

\((3)m \leftarrow \frac{m}{1-\beta_1^T}\)

\((4)s \leftarrow \frac{s}{1-\beta_2^T}\)

\((5)\theta \leftarrow \theta - \eta m\oslash \sqrt{s+\varepsilon}\)

注:T表示迭代次数(从1开始)

optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate)

使用Adam优化器对mnist进行测试

import tensorflow as tf
from tensorflow.contrib.layers import fully_connected,batch_norm
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data mnist = input_data.read_data_sets('MNIST_data',one_hot=True) tf.reset_default_graph()
n_input = 784
n_hidden1 = 300
n_hidden2 = 100
n_output = 10 X = tf.placeholder(tf.float32,shape=(None,n_input),name='X')
Y = tf.placeholder(tf.int64,shape=(None,10),name='Y')
#归一化参数
is_training = tf.placeholder(tf.bool,shape=(),name='is_training')
bn_params = {'is_training':is_training,'decay':0.99,'updates_collections':None} with tf.name_scope('dnn'):
with tf.contrib.framework.arg_scope([fully_connected],normalizer_fn=batch_norm,normalizer_params=bn_params):
hidden1 = fully_connected(X,n_hidden1,activation_fn=tf.nn.elu,scope='hidden1')
hidden2 = fully_connected(hidden1,n_hidden2,activation_fn=tf.nn.elu,scope='hidden2')
y_prab = fully_connected(hidden2,n_output,activation_fn=tf.nn.softmax,scope='output')
with tf.name_scope('train'):
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=Y,logits=y_prab))
learning_rate = tf.placeholder(tf.float32,shape=(),name='learning_rate')
optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate).minimize(loss)
with tf.name_scope('accuracy'):
prab_bool = tf.equal(tf.argmax(y_prab,1),tf.argmax(Y,1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(prab_bool,tf.float32))
with tf.name_scope('tensorboard_mnist'):
file_writer = tf.summary.FileWriter('./tensorboard/',tf.get_default_graph())
accuracy_summary = tf.summary.scalar('accuracy',accuracy)
with tf.name_scope('saver'):
saver = tf.train.Saver()
with tf.name_scope('collection'):
tf.add_to_collection('logits',y_prab) epoches = 20
batch_size = 100
n_batches = mnist.train.num_examples // batch_size
rate = 0.1
init = tf.global_variables_initializer()
with tf.Session() as sess:
sess.run(init)
for epoch in range(epoches):
for batch in range(n_batches):
x_batch,y_batch = mnist.train.next_batch(batch_size)
sess.run(optimizer,feed_dict={X:x_batch,Y:y_batch,learning_rate:rate,is_training:True})
result = sess.run([accuracy,accuracy_summary],feed_dict={X:mnist.test.images,Y:mnist.test.labels,
learning_rate:rate,is_training:False}) file_writer.add_summary(result[1],epoch)
print('epoch:{},accuracy:{}'.format(epoch,result[0]))
saver.save(sess,'./model/model_final.ckpt',global_step=5)
print('stop')
Extracting MNIST_data\train-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data\train-labels-idx1-ubyte.gz
Extracting MNIST_data\t10k-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data\t10k-labels-idx1-ubyte.gz
epoch:0,accuracy:0.945900022983551
epoch:1,accuracy:0.9574999809265137
epoch:2,accuracy:0.9635000228881836
epoch:3,accuracy:0.9693999886512756
epoch:4,accuracy:0.970300018787384
epoch:5,accuracy:0.9704999923706055
epoch:6,accuracy:0.9758999943733215
epoch:7,accuracy:0.9757999777793884
epoch:8,accuracy:0.9768999814987183
epoch:9,accuracy:0.9783999919891357
epoch:10,accuracy:0.9783999919891357
epoch:11,accuracy:0.9642999768257141
epoch:12,accuracy:0.9779999852180481
epoch:13,accuracy:0.9799000024795532
epoch:14,accuracy:0.9760000109672546
epoch:15,accuracy:0.977400004863739
epoch:16,accuracy:0.9819999933242798
epoch:17,accuracy:0.9781000018119812
epoch:18,accuracy:0.9661999940872192
epoch:19,accuracy:0.9779000282287598
stop

优化器Optimizer的更多相关文章

  1. 【深度学习】深入理解优化器Optimizer算法(BGD、SGD、MBGD、Momentum、NAG、Adagrad、Adadelta、RMSprop、Adam)

    在机器学习.深度学习中使用的优化算法除了常见的梯度下降,还有 Adadelta,Adagrad,RMSProp 等几种优化器,都是什么呢,又该怎么选择呢? 在 Sebastian Ruder 的这篇论 ...

  2. scipy优化器optimizer

    #optimazer优化器 from scipy.optimize import minimize def rosem(x): return sum(100.0*(x[1:]-x[:-1])**2.0 ...

  3. 深度学习优化器 optimizer 的选择

    网址:https://blog.csdn.net/g11d111/article/details/76639460

  4. Oracle 课程五之优化器和执行计划

    课程目标 完成本课程的学习后,您应该能够: •优化器的作用 •优化器的类型 •优化器的优化步骤 •扫描的基本类型 •表连接的执行计划 •其他运算方式的执行计划 •如何看执行计划顺序 •如何获取执行计划 ...

  5. Oracle SQL优化器简介

    目录 一.Oracle的优化器 1.1 优化器简介 1.2 SQL执行过程 二.优化器优化方式 2.1 优化器的优化方式 2.2 基于规则的优化器 2.3 基于成本的优化器 三.优化器优化模式 3.1 ...

  6. oracle-sql优化器

    优化器optimizer Oracle 执行计划(Explain Plan) 说明 http://langgufu.iteye.com/blog/2158163 explain plan是一个dml语 ...

  7. Oracle 优化器

    http://blog.csdn.net/it_man/article/details/8185370一.优化器基本知识   Oracle在执行一个SQL之前,首先要分析一下语句的执行计划,然后再按执 ...

  8. 采用梯度下降优化器(Gradient Descent optimizer)结合禁忌搜索(Tabu Search)求解矩阵的全部特征值和特征向量

    [前言] 对于矩阵(Matrix)的特征值(Eigens)求解,采用数值分析(Number Analysis)的方法有一些,我熟知的是针对实对称矩阵(Real Symmetric Matrix)的特征 ...

  9. pytorch1.0进行Optimizer 优化器对比

    pytorch1.0进行Optimizer 优化器对比 import torch import torch.utils.data as Data # Torch 中提供了一种帮助整理数据结构的工具, ...

随机推荐

  1. 【链接】SpringBoot启动错误

    [错误解决]SpringBoot启动错误 https://blog.csdn.net/Small_Mouse0/article/details/78551900

  2. 自学Java测试代码二String, StringBuffer

    2017-08-23 10:38:01 writer:pprp package test; import java.util.*; public class test2 { public static ...

  3. Codeforces Round #414 C. Naming Company

    http://codeforces.com/contest/794/problem/C 题意: 有两个人要为公司起名字,每个人手中都有n个字符,现在要取一个n个字符长度的公司名.两人轮流取名,每次选择 ...

  4. HttpServletRequest request方法详解

    //1.获取请求参数 //获取参数的单个值,如有多个则只返回第一个 String parameter1 = request.getParameter("demo"); //获取参数 ...

  5. Java中的数据结构及排序算法

    (明天补充) 主要是3种接口:List Set Map List:ArrayList,LinkedList:顺序表ArrayList,链表LinkedList,堆栈和队列可以使用LinkedList模 ...

  6. zabbix自动化运维学习笔记(服务器配置)

    继上次博主整理的安装后,这次是配置步骤 首先打开zabbix的安装web地址   http://xx.xx.xx.xx/zabbix/setup.php  xx.xx.xx.xx是服务器的IP地址 由 ...

  7. PowerDesigner中NAME和COMMENT的互相转换

    原文: http://www.cnblogs.com/yelaiju/archive/2013/04/26/3044828.html 由于PDM 的表中 Name 会默认=Code 所以很不方便, 所 ...

  8. CSU-1307-二分+dij

    1307: City Tour Submit Page   Summary   Time Limit: 1 Sec     Memory Limit: 128 Mb     Submitted: 59 ...

  9. ZOJ 2599 Graduated Lexicographical Ordering ★(数位DP)

    题意 定义两个数的比较方法,各位数字之和大的数大,如果数字和相等则按字典序比较两个数的大小.输入n,k,求:1.数字k的排名:2.排名为k的数. 思路 算是一类经典的统计问题的拓展吧~ 先来看第一问. ...

  10. IOS-加载动态图(gif)

    // // BowenView.h // IOS_0302_下拉刷新 // // Created by ma c on 16/3/2. // Copyright © 2016年 博文科技. All r ...