二阶方法

模型究竟是如何学习的——从原始梯度下降到Adam

一阶方法使用梯度。二阶方法还会使用曲率,通常是通过 Hessian。曲率告诉优化器,随着参数移动,梯度本身是如何变化的。

牛顿法利用这种曲率信息来选择一步,这一步可以直接跳到一个二次函数的最小值。代价是,在现代神经网络中 Hessian 会非常庞大。

起重机操作员要参考载荷表,因为只知道方向是不够的。载荷还会让吊臂弯曲,而这种弯曲会改变什么样的移动是安全的。二阶优化在决定要移动多远之前,读取的是这种弯曲,而不只是拉力。在图中你就是那个操作员:滑动两个曲率,看着曲面变成一个碗、一个圆顶,或者一个鞍面。Hessian 的特征值正是这两个旋钮。

在机器学习中的应用大型神经网络通常依赖一阶优化器,因为通过反向传播计算梯度很便宜,而完整的 Hessian 却不便宜。二阶思路仍然影响着预条件化、K-FAC、Shampoo、L-BFGS 以及优化器研究本身。
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