深度学习为什么使用梯度下降,而不使用牛顿法或拟牛顿法优化?

为什么深度学习不使用牛顿法或拟牛顿法优化 Hessian矩阵是n∗nn∗nn*n的所以空间复杂度会很高 f(xk+1)=f(xk)−1/2gTH−1gf(xk+1)=f(xk)−1/2gTH−1gf(x_{k+1}) = f(x_k)-1/2g^TH^{-1}g,所以当f是convex时,牛顿法迭代目标函数一定会下降,但是深度学习是non-convex,所以牛顿法并不是太适用。 ... 阅读详情
梯度下降法 (SGD 为例)牛顿法拟牛顿法
时间复杂度 (单次迭代)只需计算 1 阶导,时间复杂度低,为 O(n)需计算 Hessian 矩阵及其逆,时间复杂度高,为 O(n3)用正定矩阵近似 Hessian 矩阵的逆,时间复杂度为 O(n2)
收敛速度收敛慢,迭代次数大收敛快,迭代次数小收敛快,迭代次数小
初始值要求无太强要求,容易逃离鞍点对初始值有一定要求,非凸问题容易陷入鞍点 (牛顿法步长会越来越小
应用场景特征维度较大的场景,如特征数 > 10k特征维度较小的场景需满足拟牛顿条件,更适合凸问题

在神经网络(非凸问题)的训练中,大多数都采用梯度下降法一族方法。而在训练逻辑回归(凸问题)等模型时,可采用梯度下降和拟牛顿方法。

参考 梯度下降法、牛顿法、拟牛顿法 三类迭代法应用场景有何差别?

机器学习、深度学习中常用的优化算法详解——梯度下降法、牛顿法、共轭梯度法 一、梯度下降法 1、总述: 在机器学习中,基于基本的梯度下降法发展了三种梯度下降方法,分别为随机梯度下降法,批量梯度下降法以及小批量梯度下降法。 (1)批量梯度下降法(Batch Gradient Descent,BGD) BGD 得到的是一个全局最优解,但是批量梯度下降法在更新每一个参数时,都需要所有的训练样本,如果样本的数量很大,那么可想而知这种方法的迭代速度会相当的慢。从迭代的次数上来看,B... 阅读详情

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烟雨人长安
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