Condicionamiento y Zigzag

Cómo aprenden realmente los modelos, del descenso por gradiente básico a Adam

El descenso del gradiente se comporta de forma muy distinta sobre una superficie de pérdida redondeada y sobre una alargada. El condicionamiento mide ese alargamiento. Un condicionamiento pobre hace que el optimizador zigzaguee: una dirección es empinada, otra es plana.

Para una pérdida cuadrática, el condicionamiento está controlado por los valores propios del Hessiano. El número de condición κ es la razón entre la mayor y la menor curvatura.

En una máquina de pinball con parachoques laterales ajustados y un carril de salida largo y angosto, un golpe fuerte hace que la bola rebote de lado a lado mientras avanza muy lentamente hacia adelante. Un condicionamiento pobre le hace lo mismo al descenso del gradiente: rebota en la dirección empinada y avanza a paso de tortuga en la plana. La figura de abajo es exactamente esa máquina. Desliza κ para alargar el cuenco, ejecuta el descenso y observa cómo la trayectoria rebota a través de la dirección angosta mientras avanza poco a poco a lo largo de la dirección larga. (Deja β en 0 por ahora; será la protagonista de la lección sobre el Impulso.)

Dónde aparece en el MLEl condicionamiento es una de las razones por las que importa la arquitectura de la red neuronal. Las conexiones residuales, las capas de normalización, los esquemas de inicialización y los optimizadores adaptativos hacen que la pérdida sea más fácil de recorrer al cambiar la geometría efectiva que percibe el entrenamiento basado en gradientes.
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