Tensorflow——优化器的使用

本文探讨了Tensorflow中的各种优化器,包括GradientDescentOptimizer和AdamOptimizer等,并通过MNIST数据集的实验,展示了它们在神经网络训练中的性能差异,强调了AdamOptimizer在收敛速度和效果上的优势。

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对于Tensorflow中的优化器(Optimizer),目前已有的有以下:

  • tf.train.GradientDescentOptimizer()       常用的梯度下降法
  • tf.train.Adadeltatimizer()
  • tf.train.Adagradoptimizer()
  • tf.train.AdagradDAOptimizer()
  • tf.train.MomentumOptimizer()
  • tf.train.AdamOptimizer()
  • tf.train.Ftrloptimizer()
  • tf.train.ProximalGradientDescentOptimizer()
  • tf.train.ProximalAdgradOptimizer()
  • tf.train.Rmspropoptimizer()

不同的优化器有各自的特点,不能说谁好谁坏,有的收敛速度慢,有的收敛速度快。

 

此处以MNIST数据集识别分类为例进行不同优化器的测试

1、梯度下降法:tf.train.GradientDescentOptimizer() 

import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
#载入数据集
mnist = input_data.read_data_sets("MNIST_data",one_hot=True)
#每个批次的大小
batch_size = 100
#计算一共需要多少个批次
n_batch = mnist.train.num_examples // batch_size

#定义两个占位符&#x
### 如何在机器学习中使用Adam优化器 #### 设置Adam优化器 为了配置Adam优化器,在大多数深度学习框架(如TensorFlow或PyTorch)中,通常需要指定几个超参数。这些超参数包括但不限于学习率`lr`、β1和β2这两个指数衰减率以及ε(用于防止除零错误的小常数)。默认情况下,许多实现会采用如下推荐值:学习率为0.001, β1=0.9, β2=0.999 和 ε=$10^{-8}$[^2]。 #### 使用Python代码实例化Adam优化器 下面是一个简单的例子,展示了如何利用PyTorch库创建并应用Adam优化器: ```python import torch.optim as optim from torch import nn model = ... # 定义好的模型架构 optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-08) for input, target in dataset: optimizer.zero_grad() # 清空过往梯度 output = model(input) # 计算预测值 loss = criterion(output, target) # 计算损失函数 loss.backward() # 反向传播计算得到各参数的梯度 optimizer.step() # 更新所有参数 ``` 这段代码片段说明了初始化Adam优化器的方式,并演示了一个典型的训练循环中的操作序列——清空旧有梯度、前向传递获取输出、评估误差、反向传播更新权重[^5]。 #### Adam优化器的优势 相比于传统的随机梯度下降(SGD),Adam具有更快收敛速度和平滑的学习曲线特性。这是因为Adam不仅考虑了一阶矩估计(即平均),还加入了二阶矩估计(未中心化的方差),从而能够更有效地处理稀疏梯度问题和非平稳目标场景下的性能挑战[^4]。
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