机器学习--最优化

一、说在前面

今天学习的是机器学习当中的最优化的问题，如何将自己的模型更加优化。

二、笔记

1、机器学习模型的优化目标
    最小化损失函数

2、随机梯度下降（SGD）
    沿着斜坡向下走
    在实际引用中，有两种处理方法
        线性衰减，然后保持为常数
        开始为常数，当训练误差不再变化或变化非常小时，缩小为原来的1/10或1/2
　　

    对梯度下降法的挑战
        病态条件
　　　　

        局部最小
　　　　　

        鞍点
　　　　　

        平台
　　　　　

        梯度爆炸与悬崖
　　　　　

3、动量法（momentum）
    主要想法：在参数更新时考虑历史梯度信息
　　
    Nesterov动量法（往前多看一步）
        梯度计算在施加当前速度之后
        在动量法基础上添加了一个矫正因子

4、自适应学习率方法 
    AdaGrad
    学习率自适应：与梯度历史平方值综合的平方根成反比
    效果：更为平缓的倾斜方向上会去的更大的进步，可能逃离鞍点
    问题：累计梯度平方和增长过快，导致学习率迅速减小，提前终止学习

    RMSProp
    在AdaGrad的基础上，降低了对早起历史梯度的依赖，通过设置衰减系数β

    Adam
    同时考虑动量和学习率自适应
5、二阶方法
　　

 　　

    如何选择优化算法
        在大数据场景（样本量大，特征维数大）下，一阶方法最实用（随机梯度）
        自适应学习率算法族（以RMSProp为代表）表现相当鲁棒
        Adam可能是最佳选择
        使用者对算法的熟悉程度，以便于调节超参数
6、实践案例：机器学习常用优化方法的Python实践
    Matplotlib：绘制三维曲面，绘制等高线，制作动画，绘制梯度场（箭头）
    Scipy：scipy.optimize.minimize求解最优化问题
    TensorFlow：构建手写数字神经网络模型
    Pandas：数据预处理，OneHot编码