FTRL

FTRL

参考论文:Ad Click Prediction: a View from the Trenches

FTRL是一种在线学习的训练方法,是一种增量的学习方法,即可以保证训练的精度,又可以保证解的稀疏,非常适合大规模的LR在线训练。

FTRL的优化目标为:

wt+1=argminw(g1:tw+12s=1tδswws22+λ1w1)

该目标函数可以改写为:

(g1:ts=1tδsws)w+12w22+λ1w1

其中, zt1=g1:t1ts=1δsws ,在第 t 轮迭代开始前,zt=zt1+gt+(1ηt1ηt1)wt.

wt+1 可以求解:

wt+1,i=0,if|zt,i|<λ1;ηt(zt,isgn(zt,i)λ1),otherwise

FTRL 伪代码:

FTRL伪代码

### FTRL优化器的工作原理 FTRL(Follow-The-Regularized-Leader)是一种在线学习算法,其核心思想是在每次迭代中找到使当前累积损失加上正则项最小化的参数值。该方法特别适合于稀疏数据场景下的机器学习问题[^1]。 具体来说,FTRL通过引入L1和L2正则化项来控制模型复杂度,并能够有效地处理特征权重的更新。对于每一个特征维度 \(i\),FTRL维护两个累加量 \(z_i\) 和 \(n_i\) 来记录梯度信息: - \( z_i \): 表示历史梯度的加权平均。 - \( n_i \): 记录平方梯度的累积和。 基于这些变量,FTRL计算每个特征的权重 \(w_i\) 的方式如下所示: \[ w_i = \begin{cases} -(1 / (\alpha * (sqrt{n_i} + \beta))) * (z_i - sgn(z_i) * \lambda_1), & \text{if } |z_i| > \lambda_1 \\ 0, & \text{otherwise} \end{cases} \] 其中: - \(\alpha\) 是学习率, - \(\beta\) 控制二次平滑程度, - \(\lambda_1\) 和 \(\lambda_2\) 分别对应L1和L2正则化强度。 这种设计使得当某个特征的重要性较低时,对应的权重会被设置为零,从而实现自动特征选择的效果[^4]。 ```python import tensorflow as tf optimizer = tf.keras.optimizers.Ftrl( learning_rate=0.001, l1_regularization_strength=0.001, l2_regularization_strength=0.001 ) model.compile(optimizer=optimizer, loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy']) ``` 上述代码展示了如何在TensorFlow中配置FTRL优化器及其超参数调整过程。 ### 应用场景分析 由于FTRL具备高效性和良好的稀疏性支持能力,在大规模工业应用中有广泛的用途。特别是在广告点击率预估(CTR Prediction),推荐系统等领域表现优异。例如Google曾将其应用于AdWords系统的实时竞价机制中,取得了显著效果[^3]。 此外,在面对海量数据流的情况下,传统批量训练方法可能难以满足时效性的需求,而采用FTRL这样的在线学习技术就可以很好地解决这一矛盾点。它允许模型随着新样本的到来不断自我修正,而不必重新加载整个数据集进行离线重训[^2]。 #### 总结 综上所述,FTRL不仅理论基础扎实而且实践价值突出,尤其针对那些含有大量零值或者低频属性的数据集合提供了有效的解决方案路径。
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