给模型热身——深度学习中的warm up

Warm up是深度学习中的一种学习率预热策略,防止模型早期过拟合。在训练初期,学习率逐渐增加,之后再进行衰减。这有助于模型在处理差异性大的样本时,避免对简单样本过度拟合,尤其是在mini-batch训练中。实现方法可以通过自定义学习率调度函数,如在TensorFlow中参考相关代码实现。

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Warm up是BERT
中一项重要的trick,它是什么,它究竟能带给我们什么,以及如何实现。

它是什么

Warm up是一种学习率的设置方法,其学习率的变化如下图所示。

  • 假设我们使用随训练衰减的学习率设置方法,学习率的最大值是 p p p
  • 在模型训练的前 n n n</
### 如何正确设置机器学习或深度学习模型的学习率 在深度学习和机器学习领域,学习率是一个至关重要的超参数。它的设定直接影响到模型的收敛速度以及最终性能的表现。为了更好地控制训练过程,通常采用学习率调度器来动态调整学习率。 #### 学习率的重要性 学习率决定了梯度下降算法每次迭代时权重更新的步伐大小。如果学习率过高,则可能导致损失函数震荡甚至发散;反之,过低的学习率会使训练时间显著增加,并可能陷入局部最小值[^2]。 #### 动态调整学习率的意义 由于在整个训练周期中,不同阶段的最佳学习率并非恒定不变,因此静态单一的学习率往往无法满足需求。通过引入学习率调度机制,可以在不同的训练阶段自适应地改变学习率,从而实现以下几个目标: - **加速收敛**:初期较大的学习率能够帮助模型迅速接近最优解区域。 - **提升精度**:后期较小的学习率有助于精细调节权值,进一步逼近全局最优点。 - **稳定训练过程**:平稳过渡的学习率变化可减少因剧烈波动带来的负面影响[^1]。 #### 常见的学习率调度方法及其应用场合 以下是几种广泛使用的调度方式: 1. **Step Decay (阶梯式衰减)** 定义一系列固定的epoch节点,在这些时刻按比例降低当前学习率。例如每隔一定轮次乘上一个小于一的比例因子γ(0<γ≤1),即lr_new=lr_old×γ。这种方法简单易行,适用于大多数常规情况下的网络结构优化问题[^3]。 2. **Exponential Decay (指数级数衰减)** 随着每一步骤t的增长按照e^-kt的形式逐渐缩小初始设定好的基础水平base_lr至零附近结束整个流程。其表达形式如下所示: ```python lr_t = base_lr * exp(-k*t) ``` 此种模式适合那些希望前期快速探索空间而后慢慢精细化搜索路径的应用实例。 3. **Cosine Annealing with Warm Restarts (余弦退火重启法)** 结合cosine曲线特性设计了一套循环往复式的降温方案——当到达最低温度点之后又重新回到较高起点继续新一轮冷却操作直至完全冻结为止。这种技术特别有利于长期复杂的多模态数据集上的表现改进。 4. **ReduceLROnPlateau (基于平台期检测降速)** 只有当监测指标(比如验证集合上的误差)停滞不前超过预设patience次数后才触发相应动作下调现有数值若干百分比幅度。这种方式更加智能化因为它依赖实际反馈而非单纯计时器驱动逻辑决定何时采取行动。 5. **Linear Warm-up and Polynomial Decay (线性热身加多项式衰退)** 对于某些特定类型的迁移学习任务而言,先经历短暂上升区间再进入缓慢下滑通道可能是更为理想的轨迹走向。具体做法就是在开始几轮之内逐步增大直到达到预定最大阈值后再依据幂律关系渐次回落下来完成全程规划。 ```python import torch.optim.lr_scheduler as lr_sched # Example of StepLR scheduler implementation scheduler_step = lr_sched.StepLR(optimizer, step_size=30, gamma=0.1) # Example of ReduceLROnPlateau scheduler initialization scheduler_plateau = lr_sched.ReduceLROnPlateau( optimizer, mode='min', factor=0.1, patience=10, verbose=True ) ``` 以上列举了几种主流且实用性强的技术手段供开发者们参考选用。当然除了上述提到的内容之外还有更多创新性的思路不断涌现出来等待我们去发掘尝试!
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