散度(学习自存)

KL散度

衡量两个概率分布之间的差异

不对称的散度:

对称的散度

Jensen-Shannon 散度(JSD)

其中,

##留坑,之后再填

### 如何解决深学习模型中KL过大的问题及优化方法 #### KL概述 KL(Kullback-Leibler divergence),也称为相对熵,是用来衡量两个概率分布P和Q之间差异的方法[^1]。当应用于深学习时,如果KL过大,则意味着预测的概率分布与目标的真实分布相差甚远。 #### 解决方案一:调整模型架构 为了减少KL,可以通过改进神经网络结构来提升模型的表现力。这可能涉及到增加隐藏层的数量或宽,改变激活函数的选择等措施。一个更为复杂的模型通常能够捕捉到更多的特征模式,进而使得输出的概率分布更接近于真实情况下的分布[^4]。 #### 解决方案二:引入正则项 在损失函数中加入基于KL的惩罚项可以帮助控制模型复杂并防止过拟合现象的发生。例如,在变分自编码器(VAEs)训练过程中经常采用这种方式——即最小化重构误差的同时也要使隐变量z上的近似后验q(z|x)尽可能靠近先验p(z),以此达到降低整体KL的效果。 #### 解决方案三:数据增强 通过对原始训练集实施各种变换操作(如旋转、缩放和平移图像),可以生成额外的数据样本来扩充现有集合规模。这样做不仅有助于缓解因样本不足而导致泛化能力差的问题,而且还能促使模型学到更加鲁棒性的表示形式,间接降低了测试阶段可能出现的大KL风险[^2]。 #### 解决方案四:重新校准模型输出 有时即使经过充分训练后的分类器也可能存在偏差,导致其给出不合理的置信分数。此时可通过温调制(Temperature Scaling)[^3]或其他类似的技术手段对softmax层之前的logits进行适当调节,从而使最终得到的概率值变得更加合理可信,从而减小实际应用中的KL差距。 ```python import torch.nn.functional as F def temperature_scale(logits, T=1.0): """ Apply Temperature Scaling to logits. Args: logits (Tensor): Logit outputs from the model before applying softmax. T (float): The scaling factor or 'temperature'. Returns: Tensor: Scaled probabilities after applying softmax with adjusted temperature. """ return F.softmax(logits / T, dim=-1) ```
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