【TensorFlow】TensorFlow从浅入深系列之一 -- 教你如何设置学习率(指数衰减法)

本文是《TensorFlow从浅入深》系列之第1篇

【TensorFlow】TensorFlow从浅入深系列之一 -- 教你如何设置学习率(指数衰减法)

在训练神经网络时,需要设置学习率(learning rate)控制参数更新的速度 。学习率决定了参数每次更新的幅度 。如果幅度过大,
那么可能导致参数在极优值的两侧来回移动。如优化J\left ( x\right )=x^{2} 函数,在优化中使用的学习率为1,则整个优化过程表4-1所示:

从表格可以看出,无论进行多少轮法代,参数将在 5 和,5 之间摇摆,而不会收敛到一个极小值 。
相反,当学习率过小时,虽然能保证收敛性,但是这会大大降低优化速度 。我们会需要更多轮的法代才能达到一个比较理想的优化效果 。


所以学习率既不能过大,也不能过小 。为了解决设定学习率的问题, TensorFlow提供了 一种更加灵活的学习率设置方法一一指数衰减法

tf.train.exponential_decay函数实现了指数衰减学习率。通过这个函数,可以先使用较大的学习率来快速得到一个比较优的

深度学习框架中,如TensorFlow或PyTorch中,可以通过设置优化器的参数来实现学习率指数衰减和权重减。以TensorFlow为例,可以使用`tf.train.exponential_decay()`函数来实现指数衰减学习率,使用`tf.keras.regularizers.l2()`函数来实现权重减。 例如,以下代码片段实现了整个网络的学习率初始化为0.1,采用指数衰减法,减因子为0.1,权重减因子为0.98: ``` initial_learning_rate = 0.1 decay_steps = 1000 decay_rate = 0.1 weight_decay = 0.02 learning_rate_fn = tf.keras.optimizers.schedules.ExponentialDecay( initial_learning_rate, decay_steps, decay_rate, staircase=True) optimizer = tf.keras.optimizers.SGD( learning_rate=learning_rate_fn, momentum=0.9, ) model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Dense(64, activation='relu', kernel_regularizer=tf.keras.regularizers.l2(weight_decay)), tf.keras.layers.Dense(10) ]) model.compile(optimizer=optimizer, loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True), metrics=['accuracy']) ``` 在这个例子中,我们使用了`tf.keras.optimizers.schedules.ExponentialDecay()`函数来设置指数衰减学习率,`initial_learning_rate`设置初始学习率,`decay_steps`设置减步数,`decay_rate`设置减因子,并且将`staircase`参数设置为`True`表示采用阶梯状的指数衰减策略。 同时,我们在模型的第一层设置了权重减项,使用了`tf.keras.regularizers.l2()`函数,将`weight_decay`参数设置为0.02。最后,我们使用了`tf.keras.optimizers.SGD()`函数来设置优化器,将指数衰减学习率和动量参数传递给优化器。
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