PyTorch 的优化器有哪些?

推荐答案

PyTorch 提供了多种优化器,常见的优化器包括:

  1. SGD (Stochastic Gradient Descent)
  2. Adam (Adaptive Moment Estimation)
  3. RMSprop (Root Mean Square Propagation)
  4. Adagrad (Adaptive Gradient)
  5. Adadelta
  6. AdamW (Adam with Weight Decay)
  7. SparseAdam
  8. LBFGS (Limited-memory BFGS)

这些优化器可以通过 torch.optim 模块进行调用和使用。

本题详细解读

SGD (Stochastic Gradient Descent)

SGD 是最基础的优化算法之一,它通过计算损失函数关于模型参数的梯度来更新参数。SGD 的更新公式为:

[ \theta = \theta - \eta \cdot \nabla_\theta J(\theta) ]

其中,(\theta) 是模型参数,(\eta) 是学习率,(\nabla_\theta J(\theta)) 是损失函数关于参数的梯度。

Adam (Adaptive Moment Estimation)

Adam 是一种自适应学习率的优化算法,结合了动量和 RMSprop 的优点。它通过计算梯度的一阶矩估计和二阶矩估计来调整学习率。Adam 的更新公式较为复杂,但通常在实践中表现良好。

RMSprop (Root Mean Square Propagation)

RMSprop 也是一种自适应学习率的优化算法,它通过使用梯度的平方的指数衰减平均来调整学习率。RMSprop 的更新公式为:

[ E[g^2]t = \gamma E[g^2]{t-1} + (1 - \gamma) g_t^2 ] [ \theta_{t+1} = \theta_t - \frac{\eta}{\sqrt{E[g^2]_t + \epsilon}} g_t ]

其中,(E[g^2]_t) 是梯度平方的指数衰减平均,(\gamma) 是衰减率,(\epsilon) 是为了数值稳定性而添加的小常数。

Adagrad (Adaptive Gradient)

Adagrad 是一种自适应学习率的优化算法,它通过累加梯度的平方来调整学习率。Adagrad 的更新公式为:

[ \theta_{t+1} = \theta_t - \frac{\eta}{\sqrt{G_t + \epsilon}} g_t ]

其中,(G_t) 是梯度平方的累加和,(\epsilon) 是为了数值稳定性而添加的小常数。

Adadelta

Adadelta 是 Adagrad 的改进版本,它通过使用梯度的指数衰减平均来调整学习率,从而避免了 Adagrad 中学习率单调递减的问题。

AdamW (Adam with Weight Decay)

AdamW 是 Adam 的改进版本,它在 Adam 的基础上引入了权重衰减(Weight Decay),从而更好地处理正则化问题。

SparseAdam

SparseAdam 是 Adam 的变种,专门用于处理稀疏梯度的场景,例如在自然语言处理中常见的稀疏嵌入矩阵。

LBFGS (Limited-memory BFGS)

LBFGS 是一种拟牛顿法优化算法,它通过近似 Hessian 矩阵来加速收敛。LBFGS 通常用于小规模数据集或需要高精度优化的场景。

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