L2正则化

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过拟合的对策:L2正则化

对抗过拟合最有效的方法就是增加训练数据的完备性,但它昂贵且有限。另一种思路是减小网络的规模,但它可能会因为限制了模型的表达潜力而导致识别精度整体下降。

本篇引入L2正则化(Regularization),可以在原有的训练数据,以及网络架构不缩减的情况下,有效避免过拟合。L2正则化即在损失函数C的表达式上追加L2正则化项

L2正则化

上式中的C0代表原损失函数,可以替换成均方误差、交叉熵等任何一种损失函数表达式。

关于L2正则化项的几点说明:

求和∑是对网络中的所有权重进行的;

λ(lambda)为自定义参数(超参数);

n是训练样本的数量(注意不是所有权重的数量!);

L2正则化并没有偏置参与;

L2正则化表达式暗示着一种倾向:训练尽可能的小的权重,较大的权重需要保证能显著降低原有损失C0才能保留。实际上L2正则化对于缓解过拟合的数学解释并不充分,更多是依据经验的。

L2正则化的实现

因为在原有损失函数中追加了L2正则化项,那么是不是得修改现有反向传播算法(BP1中有用到C的表达式)?答案是不需要。

C对w求偏导数,可以拆分成原有C0对w求偏导,以及L2正则项对w求偏导。前者继续利用原有的反向传播计算方法,而后者可以直接计算得到:

C对于偏置b求偏导保持不变:

基于上述,就可以得到权重w和偏置b的更新方法:

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