神经网络和深度学习 - Chapter7 超参数调优

超参数调优:Grid Search vs 随机搜索

  • 神经网络中参数主要包括:学习率、优化器\beta_1, \beta_2, \epsilon、batch size等;常采用的超参数选择的方法有:Grid Search方法和随机搜索的方法,更建议使用随机搜索的方法,因为可能很多参数并不重要,也不确定哪个取值范围才是最好的。
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  • 从粗粒度到细粒度,现在整个空间中随机找到一个结果较好的参数范围,然后再此范围中再进行随机搜索。找到最优的参数组合。
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超参数取值尺度问题

  • 对于网络层数,神经元个数这类参数可以采用等间距取值的方式。但是对于学习率这样的参数,不适合采用等间距取值的方式。应该从[0.0001, 0.001, 0.01, 0.1, 1]这样的间距中取值。
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超参数调优实践

  • 第一种方式,如果资源不充足的情况下,可以每天观察模型学习的曲线进而针对性改变超参数继续训练。对于资源充足的情况下,可以设置不同的超参数并行的进行训练。
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Batch Normalization

  • Batch Normalization的具体实现。BN实现中引入了参数\beta, \gamma这两个参数。BN相当于在batch维度做归一化,比如Z^{[l]}的维度为(batch\_size, n^{[l]}),则BN就是在列维度做归一化。对于输入层BN就是对输入特征做归一化。
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  • BN做用的是Z^{[l]},得到归一化的结果\tilde{Z}^{[l]},然后使用此值得到激活值A^{[l]}
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测试时BN如何使用?

  • 从下图左边训练时BN的计算公式可以看出,计算BN需要用到 u, \sigma^2;测试的时候可以用训练时,每个batch的指数加权平均得到 u, \sigma^2
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Softmax回归

  • softmax回归是逻辑回归的一般形式,用于解决多分类问题。softmax激活函数,首先需要计算各个输出的e^x的值,然后再进行归一化得到一个概率和为1的向量。从下面的第三张图可以看出,softmax层可以学习出非线性的决策边界,但是逻辑回归是做不到的。
图片多分类问题.png

softmax层.png

softmax可以学习非线性的决策边界.png

Softmax回归训练

  • 当C=2的时候,softmax回归就退化成了逻辑回归。softmax回归使用的损失函数为负对数似然损失,计算公式如下:

J(w,b) = - \frac{1}{m} \sum_{i=1}^m \sum_{j=1}^{C} y_j^{(i)} log \hat{y}_j^{(i)}

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softmax回归损失函数.png
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