神经网络入门篇：详解参数VS超参数（Parameters vs Hyperparameters）

参数 VS 超参数

什么是超参数？

比如算法中的learning rate \(a\)（学习率）、iterations(梯度下降法循环的数量)、\(L\)（隐藏层数目）、\({{n}^{[l]}}\)（隐藏层单元数目）、choice of activation function（激活函数的选择）都需要来设置，这些数字实际上控制了最后的参数\(W\)和\(b\)的值，所以它们被称作超参数。

实际上深度学习有很多不同的超参数，之后也会介绍一些其他的超参数，如momentum、mini batch size、regularization parameters等等。

如何寻找超参数的最优值？

走Idea—Code—Experiment—Idea这个循环，尝试各种不同的参数，实现模型并观察是否成功，然后再迭代。

今天的深度学习应用领域，还是很经验性的过程，通常有个想法，比如可能大致知道一个最好的学习率值，可能说\(a=0.01\)最好，会想先试试看，然后可以实际试一下，训练一下看看效果如何。然后基于尝试的结果会发现，觉得学习率设定再提高到0.05会比较好。如果不确定什么值是最好的，大可以先试试一个学习率\(a\)，再看看损失函数J的值有没有下降。然后可以试一试大一些的值，然后发现损失函数的值增加并发散了。然后可能试试其他数，看结果是否下降的很快或者收敛到在更高的位置。可能尝试不同的\(a\)并观察损失函数\(J\)这么变了，试试一组值，然后可能损失函数变成这样，这个\(a\)值会加快学习过程，并且收敛在更低的损失函数值上（箭头标识），就用这个\(a\)值了。

有很多不同的超参数。然而，当开始开发新应用时，预先很难确切知道，究竟超参数的最优值应该是什么。所以通常，必须尝试很多不同的值，并走这个循环，试试各种参数。试试看5个隐藏层，这个数目的隐藏单元，实现模型并观察是否成功，然后再迭代。应用深度学习领域，一个很大程度基于经验的过程，凭经验的过程通俗来说，就是试直到找到合适的数值。

另一个近来深度学习的影响是它用于解决很多问题，从计算机视觉到语音识别，到自然语言处理，到很多结构化的数据应用，比如网络广告或是网页搜索或产品推荐等等。所看到过的就有很多其中一个领域的研究员，这些领域中的一个，尝试了不同的设置，有时候这种设置超参数的直觉可以推广，但有时又不会。所以经常建议人们，特别是刚开始应用于新问题的人们，去试一定范围的值看看结果如何。接下来，会用更系统的方法，用系统性的尝试各种超参数取值。然后其次，甚至是已经用了很久的模型，可能在做网络广告应用，在开发途中，很有可能学习率的最优数值或是其他超参数的最优值是会变的，所以即使每天都在用当前最优的参数调试的系统，还是会发现，最优值过一年就会变化，因为电脑的基础设施，CPU或是GPU可能会变化很大。所以有一条经验规律可能每几个月就会变。如果所解决的问题需要很多年时间，只要经常试试不同的超参数，勤于检验结果，看看有没有更好的超参数数值，相信慢慢会得到设定超参数的直觉，知道的问题最好用什么数值。

这可能的确是深度学习比较让人不满的一部分，也就是必须尝试很多次不同可能性。但参数设定这个领域，深度学习研究还在进步中，所以可能过段时间就会有更好的方法决定超参数的值，也很有可能由于CPU、GPU、网络和数据都在变化，这样的指南可能只会在一段时间内起作用，只要不断尝试，并且尝试保留交叉检验或类似的检验方法，然后挑一个对的问题效果比较好的数值。

近来受深度学习影响，很多领域发生了变化，从计算机视觉到语音识别到自然语言处理到很多结构化的数据应用，比如网络广告、网页搜索、产品推荐等等；有些同一领域设置超参数的直觉可以推广，但有时又不可以，特别是那些刚开始研究新问题的人们应该去尝试一定范围内的结果如何，甚至那些用了很久的模型得学习率或是其他超参数的最优值也有可能会改变。

有一条经验规律：经常试试不同的超参数，勤于检查结果，看看有没有更好的超参数取值，将会得到设定超参数的直觉。