PyTorch-Adam优化算法原理,公式,应用
概念:Adam 是一种可以替代传统随机梯度下降过程的一阶优化算法,它能基于训练数据迭代地更新神经网络权重。Adam 最开始是由 OpenAI 的 Diederik Kingma 和多伦多大学的 Jimmy Ba 在提交到 2015 年 ICLR 论文(Adam: A Method for Stochastic Optimization)中提出的.该算法名为「Adam」,其并不是首字母缩写,也不是人名。它的名称来源于适应性矩估计(adaptive moment estimation)
Adam(Adaptive Moment Estimation)本质上是带有动量项的RMSprop,它利用梯度的一阶矩估计和二阶矩估计动态调整每个参数的学习率。它的优点主要在于经过偏置校正后,每一次迭代学习率都有个确定范围,使得参数比较平稳。其公式如下:

其中,前两个公式分别是对梯度的一阶矩估计和二阶矩估计,可以看作是对期望E|gt|,E|gt^2|的估计;
公式3,4是对一阶二阶矩估计的校正,这样可以近似为对期望的无偏估计。可以看出,直接对梯度的矩估计对内存没有额外的要求,而且可以根据梯度进行动态调整。最后一项前面部分是对学习率n形成的一个动态约束,而且有明确的范围。
优点:
1、结合了Adagrad善于处理稀疏梯度和RMSprop善于处理非平稳目标的优点;
2、对内存需求较小;
3、为不同的参数计算不同的自适应学习率;
4、也适用于大多非凸优化-适用于大数据集和高维空间。
应用和源码:
参数实例:
class torch.optim.Adam(params, lr=0.001, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-08, weight_decay=0)
参数含义:
params(iterable):可用于迭代优化的参数或者定义参数组的dicts。
lr (float, optional) :学习率(默认: 1e-3) betas (Tuple[float, float], optional):
用于计算梯度的平均和平方的系数(默认: (0.9, 0.999)) eps (float, optional):
为了提高数值稳定性而添加到分母的一个项(默认: 1e-8) weight_decay (float, optional):权重衰减(如L2惩罚)(默认: 0)
torch.optim.adam源码:
import math
from .optimizer import Optimizer class Adam(Optimizer):
def __init__(self, params, lr=1e-3, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-8,weight_decay=0):
defaults = dict(lr=lr, betas=betas, eps=eps,weight_decay=weight_decay)
super(Adam, self).__init__(params, defaults) def step(self, closure=None):
loss = None
if closure is not None:
loss = closure() for group in self.param_groups:
for p in group['params']:
if p.grad is None:
continue
grad = p.grad.data
state = self.state[p] # State initialization
if len(state) == 0:
state['step'] = 0
# Exponential moving average of gradient values
state['exp_avg'] = grad.new().resize_as_(grad).zero_()
# Exponential moving average of squared gradient values
state['exp_avg_sq'] = grad.new().resize_as_(grad).zero_() exp_avg, exp_avg_sq = state['exp_avg'], state['exp_avg_sq']
beta1, beta2 = group['betas'] state['step'] += 1 if group['weight_decay'] != 0:
grad = grad.add(group['weight_decay'], p.data) # Decay the first and second moment running average coefficient
exp_avg.mul_(beta1).add_(1 - beta1, grad)
exp_avg_sq.mul_(beta2).addcmul_(1 - beta2, grad, grad) denom = exp_avg_sq.sqrt().add_(group['eps']) bias_correction1 = 1 - beta1 ** state['step']
bias_correction2 = 1 - beta2 ** state['step']
step_size = group['lr'] * math.sqrt(bias_correction2) / bias_correction1 p.data.addcdiv_(-step_size, exp_avg, denom) return loss
使用例子:
import torch # N is batch size; D_in is input dimension;
# H is hidden dimension; D_out is output dimension.
N, D_in, H, D_out = 64, 1000, 100, 10 # Create random Tensors to hold inputs and outputs
x = torch.randn(N, D_in)
y = torch.randn(N, D_out) # Use the nn package to define our model and loss function.
model = torch.nn.Sequential(
torch.nn.Linear(D_in, H),
torch.nn.ReLU(),
torch.nn.Linear(H, D_out),
)
loss_fn = torch.nn.MSELoss(reduction='sum') # Use the optim package to define an Optimizer that will update the weights of
# the model for us. Here we will use Adam; the optim package contains many other
# optimization algoriths. The first argument to the Adam constructor tells the
# optimizer which Tensors it should update.
learning_rate = 1e-4
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
for t in range(500):
# Forward pass: compute predicted y by passing x to the model.
y_pred = model(x) # Compute and print loss.
loss = loss_fn(y_pred, y)
print(t, loss.item()) # Before the backward pass, use the optimizer object to zero all of the
# gradients for the variables it will update (which are the learnable
# weights of the model). This is because by default, gradients are
# accumulated in buffers( i.e, not overwritten) whenever .backward()
# is called. Checkout docs of torch.autograd.backward for more details.
optimizer.zero_grad() # Backward pass: compute gradient of the loss with respect to model
# parameters
loss.backward() # Calling the step function on an Optimizer makes an update to its
# parameters
optimizer.step()
到这里,相信对付绝大多数的应用是可以的了.我的目的也就基本完成了.接下来就要在应用中加深理解了.
参考文档:
1 https://blog.csdn.net/kgzhang/article/details/77479737
2 https://pytorch.org/tutorials/beginner/examples_nn/two_layer_net_optim.html
PyTorch-Adam优化算法原理,公式,应用的更多相关文章
- Adam优化算法
Question? Adam 算法是什么,它为优化深度学习模型带来了哪些优势? Adam 算法的原理机制是怎么样的,它与相关的 AdaGrad 和 RMSProp 方法有什么区别. Adam 算法应该 ...
- 跟我学算法-吴恩达老师(mini-batchsize,指数加权平均,Momentum 梯度下降法,RMS prop, Adam 优化算法, Learning rate decay)
1.mini-batch size 表示每次都只筛选一部分作为训练的样本,进行训练,遍历一次样本的次数为(样本数/单次样本数目) 当mini-batch size 的数量通常介于1,m 之间 当 ...
- [DeeplearningAI笔记]改善深层神经网络_优化算法2.6_2.9Momentum/RMSprop/Adam优化算法
Optimization Algorithms优化算法 觉得有用的话,欢迎一起讨论相互学习~Follow Me 2.6 动量梯度下降法(Momentum) 另一种成本函数优化算法,优化速度一般快于标准 ...
- 深度学习剖根问底: Adam优化算法的由来
在调整模型更新权重和偏差参数的方式时,你是否考虑过哪种优化算法能使模型产生更好且更快的效果?应该用梯度下降,随机梯度下降,还是Adam方法? 这篇文章介绍了不同优化算法之间的主要区别,以及如何选择最佳 ...
- 神经网络优化算法:Dropout、梯度消失/爆炸、Adam优化算法,一篇就够了!
1. 训练误差和泛化误差 机器学习模型在训练数据集和测试数据集上的表现.如果你改变过实验中的模型结构或者超参数,你也许发现了:当模型在训练数据集上更准确时,它在测试数据集上却不⼀定更准确.这是为什么呢 ...
- 改善深层神经网络_优化算法_mini-batch梯度下降、指数加权平均、动量梯度下降、RMSprop、Adam优化、学习率衰减
1.mini-batch梯度下降 在前面学习向量化时,知道了可以将训练样本横向堆叠,形成一个输入矩阵和对应的输出矩阵: 当数据量不是太大时,这样做当然会充分利用向量化的优点,一次训练中就可以将所有训练 ...
- DeepLearning.ai学习笔记(二)改善深层神经网络:超参数调试、正则化以及优化--Week2优化算法
1. Mini-batch梯度下降法 介绍 假设我们的数据量非常多,达到了500万以上,那么此时如果按照传统的梯度下降算法,那么训练模型所花费的时间将非常巨大,所以我们对数据做如下处理: 如图所示,我 ...
- 《深度学习-改善深层神经网络》-第二周-优化算法-Andrew Ng
目录 1. Mini-batch gradient descent 1.1 算法原理 1.2 进一步理解Mini-batch gradient descent 1.3 TensorFlow中的梯度下降 ...
- Coursera Deep Learning笔记 改善深层神经网络:优化算法
笔记:Andrew Ng's Deeping Learning视频 摘抄:https://xienaoban.github.io/posts/58457.html 本章介绍了优化算法,让神经网络运行的 ...
随机推荐
- 通过maven-assembly-plugin将Springboot项目打包成tar.gz压缩包,在Linux环境可执行脚本直接安装成系统服务
1.在pom.xml中添加maven-assembly-plugin依赖,同时需将默认生成的spring-boot-maven-plugin依赖删除,否则最终打出的发行包启动会有问题 <plug ...
- apache的.htaccess文件作用和相关配置
首先.htaccess什么? .htaccess是一个纯文本文件,它里面存放着Apache服务器配置相关的指令. 当我们使用apache部署一个网站代码准备部署到网上的时候,我们手中的apache的h ...
- python基础:条件循环字符串
一. 完成完整的温度转换程序 使用while True 循环,摄氏度转换为华氏度按1,华氏度转换成摄氏度按2,按其他数字退出循环. while True: a = int(input('摄氏度转换为华 ...
- Electorn(桌面应用)自动化测试之Java+selenium实战例子
基于electorn的桌面应用,网上相关资料较少.所有记录一下.使用java+selenium+testng对该类型应用的自动化测试方法. 代码样例 package com.contract.web. ...
- SQL SERVER 如何把1列多行数据 合并成一列显示
示例 修改前:1列多行数据 修改后:合并成一列 示例语句 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 select 类别, 名称 = ( stuff( ...
- 关于python的感想和turtle作图
第一次知道有python这个东西是在去年七月份,就是一堆编程语言,当时我想它应该离我很远,也没对它有什么兴趣.直到在三月份的某一天我真正接触了它,其实也不是我主动,环境下学期必须学这东西.我有它的必修 ...
- target = e.target || e.srcElement(转载)
//鼠标点击出现下拉菜单,点其他地方,缩回去. document.addEventListener("mousedown", function(e) { var target = ...
- ajax 与jsp servlet
jQuery的Ajax实现异步传输List.Map_GOOD 分类: JAVA WEB前端2013-08-29 18:35 6296人阅读 评论(0) 收藏 举报 javajquerylistjson ...
- String StringBuilder 包装类
1. String 概述 程序中直接写上双引号的字符串就在字符串常量池中,new的不在池当中 java6之前常量池在方法区,java7以后将字符串常量池放在堆中 因为字符串是对象,应该在堆中 相同的字 ...
- Acoustic modelling from the signal domain using CNNs
3. Neural network architecture 此处描述了在本文当中所使用的网络结构,和所提取的关键特征(key features).首先,描述了两个新型的网络结构:the networ ...