2019-04-30《deep learning》深度学习“花书”阅读整理-Chapter4 数值计算(4.1、4.2数值计算可能产生的问题)

1、机器学习中的数值计算

        概念解释:通常是指通过迭代过程更新解的估计值来解决数学问题的算法(而非通过解析过程推导出公式来提供正确解的办法)

        常见操作:优化;线性方程组的求解。

        困难:实数无法在数字计算机的有限内存下精确表示,所以我们都是通过有限数量的位模式来表示无限多的实数,因此往往会引入一些舍入误差,舍入误差累积可能会导致算法失效,例如造成上溢或下溢。

1.1 上溢和下溢

        概念解释:

            下溢:当接近零的数被四舍五入为零时发生下溢。许多函数在其参数为零会发生异常,如除数为零、取零的对数等。

            上溢:当大量级的数被近似为∞ \infty∞ 或−∞ -\infty−∞ 时发生上溢。进一步的运算通常会导致这些无限值变为非数字。

        上溢下溢的解决实例——softmax函数:

            概念:softmax函数经常被用来预测与多项式分布相关联的概率,公式为:softmax(x)_{i} =\frac{exp(x_{i}) }{\sum\nolimits_{j=1}^n exp(x_{j})}

            特例:所有的x_{i} = c时,当c无穷小,分母为0,下溢,c无穷大,上溢;

             解决方案:

                    z=x-maxx_{i} x_{i} ;

                    exp最大参数值为0,排除上溢;

                    分母中必有一个1,排除下溢;

1.2 病态条件

        条件数:函数相对输入的微小变化而变化的快慢程度(输入的轻微变化导致输出的大幅改变)。

        病态条件:因本身特性引起的输出对输入误差的敏感性。

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