深度学习：学习率

原文作者：
https://blog.youkuaiyun.com/baobei0112/article/details/81542076
https://blog.youkuaiyun.com/u014090429/article/details/103736594.

Introduction

学习率 (learning rate)，控制模型的学习进度： 

学习率大小

	学习率 大	学习率 小
学习速度	快	慢
使用时间点	刚开始训练时	一定轮数过后
副作用	1.易损失值爆炸；2.易振荡。	1.易过拟合；2.收敛速度慢。

学习率设置

在训练过程中，一般根据训练轮数设置动态变化的学习率。

• 刚开始训练时：学习率以 0.01 ~ 0.001 为宜。
• 一定轮数过后：逐渐减缓。
• 接近训练结束：学习速率的衰减应该在100倍以上。

Note： 
如果是 迁移学习 ，由于模型已在原始数据上收敛，此时应设置较小学习率 () 在新数据上进行 微调 。

学习率减缓机制

	轮数减缓	指数减缓	分数减缓
英文名	step decay	exponential decay	decay
方法	每N轮学习率减半	学习率按训练轮数增长指数插值递减	， 控制减缓幅度， 为训练轮数

把脉 目标函数损失值 曲线

理想情况下 曲线 应该是 滑梯式下降 [绿线]： 

1. 曲线 初始时 上扬 [红线]： 
   Solution：初始 学习率过大 导致 振荡，应减小学习率，并 从头 开始训练 。
2. 曲线 初始时 强势下降 没多久 归于水平 [紫线]： 
   Solution：后期 学习率过大 导致 无法拟合，应减小学习率，并 重新训练 后几轮 。
3. 曲线 全程缓慢 [黄线]： 
   Solution：初始 学习率过小 导致 收敛慢，应增大学习率，并 从头 开始训练 。

yolov2中的学习率一共有如下几种，CONSTANT, STEP, EXP, POLY, STEPS, SIG, RANDOM

CONSTANT:

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即学习率固定，这个是最简单的学习率变化策略（不变），配置文件中只需要一个参数，实际中用得比较少，原因是：为了避免跳过全局最优，当参数状态越来越逼近全局最优点时，我们应该降低学习率。

STEP:

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在迭代固定的次数之后以一定的比例降低学习率，这个策略很常用，是一种离散的学习率变化策略简单且非常优秀。

EXP:

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表达式为：new_lr = base_lr * (gamma^iter)，它符合指数函数的变化规律，是一种连续的学习率变化策略
这种策略的学习率衰减非常快，gamma越大学习率衰减越慢，在caffe中以iter为指数而iter通常非常大，所以学习率衰减仍然非常快。

POLY:

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表达式为：new_lr = base_lr * (1 - iter / maxiter)^power，从表达式可以看出学习率曲线主要由power值控制。当power = 1时，学习率曲线为一条直线。当power < 1时，学习率曲线为凸状。当power > 1时，学习率曲线为凹状

STEPS:

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在迭代预设的不同次数后以一定的比例降低学习率，这个策略也很常用，也是一种离散的学习率变化策略简单且非常优秀，与step不同的是学习率发生改变的迭代次数不均匀。

SIG:

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表达式为：new_lr = base_lr * (1 / (1 + exp(-gamma * (iter - stepsize))))，其中，参数gamma控制学习率变化速率，gamma < 0时学习率才会下降。