Uwarunkowanie i zygzaki

Jak modele naprawdę się uczą — od zwykłego spadku gradientu po Adama

Spadek gradientowy zachowuje się zupełnie inaczej na okrągłej powierzchni straty niż na rozciągniętej. Uwarunkowanie mierzy właśnie to rozciągnięcie. Słabe uwarunkowanie sprawia, że optymalizator porusza się zygzakiem: jeden kierunek jest stromy, drugi płaski.

Dla straty kwadratowej uwarunkowanie zależy od wartości własnych hesjanu. Liczba uwarunkowania κ to stosunek największej krzywizny do najmniejszej.

W flipperze z ciasno ustawionymi bandami bocznymi i długim, wąskim torem wyjściowym mocne uderzenie sprawia, że kulka rykoszetuje z boku na bok, a do przodu porusza się tylko powoli. Słabe uwarunkowanie robi to samo ze spadkiem gradientowym: odbija się w kierunku stromym i pełznie w kierunku płaskim. Rysunek poniżej to dokładnie ten flipper. Przesuń κ, by rozciągnąć misę, uruchom spadek i obserwuj, jak ścieżka rykoszetuje w poprzek wąskiego kierunku, a wzdłuż długiego posuwa się o milimetry. (Zostaw na razie β na 0; ten parametr gra główną rolę w lekcji o pędzie.)

Gdzie to występuje w MLUwarunkowanie to jeden z powodów, dla których architektura sieci neuronowej ma znaczenie. Połączenia resztkowe, warstwy normalizacyjne, schematy inicjalizacji i optymalizatory adaptacyjne — wszystkie ułatwiają nawigację po stracie, zmieniając efektywną geometrię widzianą przez trening oparty na gradientach.
▶ Uwarunkowanie i zygzaki
← Harmonogramy i rozgrzewkaPęd →