梯度下降法在Python中的应用

我想创建一个简单的神经网络,在学习过程中,我接触到了一个叫做Gradient Descent的概念。它的解释是这样的:

想象在一个圆形桶里有一个红球,再想象这个红球试图找到桶的底部。这就是优化过程。

我使用了这个教程:

http://iamtrask.github.io/2015/07/27/python-network-part2/

但我不明白优化何时发生。梯度下降何时发生,最重要的是,它与圆形桶的例子有什么关系?

这个网站还有另一个教程(基础方法):

http://iamtrask.github.io/2015/07/12/basic-python-network/

根据这个网站,这个教程不是梯度下降法,但第二个教程与第一个相同,并且被称为梯度下降法。我无法理解这两者的区别。


回答:

但我不明白优化何时发生。梯度下降何时发生,最重要的是,它与圆形桶的例子有什么关系?

对于所有机器学习问题,你都有一个损失函数。离理想解越远,损失就越大。例如,在分类问题中,你可以计算当前分类器的错误。你可以将错误作为一个简单的损失函数。你的分类器犯的错误越多,它就越差。

现在你的模型有参数。我们称这些参数为“权重”w。如果你有n个这样的参数,你可以写成w \in R^n。

对于每一组权重w,你可以为其分配一个错误。如果n=2,你可以绘制这个错误函数的图表。它可能看起来像这样:

enter image description here

xy平面上的每个位置是一组参数。z方向上的点是错误。你希望最小化错误。因此,你的优化问题是一个最小化问题。你希望在这个碗中向下移动。你不知道它是一个碗,这只是一个可视化。但通过查看梯度,你可以计算出哪个方向会减少错误。因此称为梯度下降。通过优化权重来减少错误。

通常,你的n不是2,而是100 * 10^6或类似的数值。

Alec Redford 为不同类型的梯度下降过程制作了一些很棒的可视化图表:

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来源

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