TensorFlow可变学习率及不同初始学习率对网络影响的比较

本文详细介绍了TensorFlow中多种学习率衰减方法,包括指数衰减、多项式衰减、自然指数衰减和时间翻转衰减,探讨了不同参数设置下学习率的变化规律及其对神经网络训练的影响。

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TensorFlow中的learning_rate_decay.py文件中查看更多

指数衰减

def exponential_decay(learning_rate, global_step, decay_steps, decay_rate,
                      staircase=False, name=None)

在这里插入图片描述
global_step是当前的步数,decay_steps是总共需要多少步下降到l_r*d_r的地方
staircase为True时,global_step/decay_steps是整数除法,阶梯状下降
learning_rate每隔decay_step步下降
在这里插入图片描述
decay_rate越小,下降越快

global_step = tf.Variable(0, trainable=False)
starter_learning_rate = 0.1
learning_rate = tf.train.exponential_decay(starter_learning_rate, global_step=global_step, decay_steps=10000,
                                           decay_rate=0.96, staircase=True)
                                           
learning_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(loss, global_step=global_step)

多项式衰减

def polynomial_decay(learning_rate, global_step, decay_steps,
                     end_learning_rate=0.0001, power=1.0, cycle=False, name=None)

cycle为学习率下降后是否重新上升
在这里插入图片描述
注意,这里:global_step = min(global_step, decay_steps)
learning_ratedecay_steps步内,到达end_learning_rate
在这里插入图片描述

#decay from 0.1 to 0.01 in 10000 steps using sqrt(i.e. power=0.5)
global_step = tf.Variable(0, trainable=False)
starter_learning_rate = 0.1
end_learning_rate = 0.01
learning_rate = tf.train.polynomial_decay(starter_learning_rate, global_step=global_step, decay_steps=10000,
                                          end_learning_rate=end_learning_rate, power=0.5)
                                          
learning_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(loss, global_step=global_step)

自然指数衰减

def natural_exp_decay(learning_rate, global_step, decay_steps, decay_rate, staircase=False, name=None)
在这里插入图片描述

  # decay exponentially with a base of 0.96:
  global_step = tf.Variable(0, trainable=False)
  learning_rate = 0.1
  k = 0.5
  learning_rate = tf.train.exponential_time_decay(learning_rate, global_step, k)

  learning_step = (
      tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate)
      .minimize(...my loss..., global_step=global_step)
  )

在这里插入图片描述
decay_rate越大,下降越快

时间翻转衰减

def inverse_time_decay(learning_rate, global_step, decay_steps, decay_rate, staircase=False, name=None)

在这里插入图片描述

  # decay 1/t with a rate of 0.5:
  global_step = tf.Variable(0, trainable=False)
  learning_rate = 0.1
  decay_steps = 1.0
  decay_rate = 0.5
  learning_rate = tf.train.inverse_time_decay(learning_rate, global_step,
  decay_steps, decay_rate)

  learning_step = (
      tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate)
      .minimize(...my loss..., global_step=global_step))

在这里插入图片描述

比较:

在这里插入图片描述
conv+relu+maxpool+linear_fc
下面是不同的初始学习率对网络影响的比较:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
lr=0.1再跑一遍,发现初始损失变化较大:在这里插入图片描述
说明学习率越大,网络的表现越不稳定

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