Otimização Restringida e Projeções

Como os modelos realmente aprendem, do gradiente descendente simples ao Adam

Por vezes os parâmetros não podem mover-se para qualquer lado. Têm de satisfazer restrições: pesos não negativos, normas limitadas, probabilidades que têm de ficar não negativas e somar 1 (um conjunto chamado simplex de probabilidade), limites de justiça, limites de segurança, ou viabilidade física.

A otimização restringida significa minimizar a loss mantendo-se dentro do conjunto permitido. Um método prático é o gradiente descendente projetado: dá um passo normal, depois projeta de volta para o conjunto viável.

Um aspirador robô com faixas delimitadoras pode tentar atravessar uma parede, mas a fronteira empurra-o de volta para a divisão permitida. A otimização projetada funciona da mesma forma. Um passo de gradiente pode apontar para fora, depois a projeção recorta o resultado de volta para a região viável. A figura abaixo mostra o coração geométrico da operação: arrastar um ponto para baixo até ao seu representante mais próximo num conjunto permitido (ali, uma reta). Projetar sobre uma caixa ou um simplex de probabilidade usa o mesmo princípio do ponto mais próximo com um conjunto permitido diferente.

Onde isto aparece no MLAs restrições aparecem em ML como limites de norma, restrições de probabilidade, requisitos de monotonicidade, limites de ação segura, e restrições de alinhamento pós-treino. A projeção é a forma mais simples de manter a aprendizagem dentro da região permitida.
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