机器学习中为什么需要梯度下降

在机器学习中,梯度下降是一种常用的优化算法,用于寻找损失函数的最小值。我们可以用一个简单的爬山场景来类比梯度下降的过程。

假设你被困在山上,需要找到一条通往山下的路。由于你是第一次来到这座山,对地形不熟悉,你只能通过尝试和观察周围环境来找到下山的路。梯度下降就是这个过程中的"尝试和观察"方法。

梯度下降的步骤如下:

  1. 你站在山上的一个随机位置,并观察周围的地形。你发现某个方向的地势较低,说明这个方向可能是下山的路。

  2. 你沿着这个方向走一步,然后再次观察周围的地形。如果地势继续降低,说明你走的方向是正确的,你可以继续沿着这个方向走。

  3. 如果地势不再降低,甚至开始上升,说明你走错了方向。这时,你需要重新观察周围的地形,寻找一个新的方向。

  4. 重复这个过程,直到你找到通往山下的路,或者到达一个足够接近山下的位置。

在机器学习中,这个过程是这样的:

  1. 你有一个损失函数,表示模型预测值与真实值之间的差距。损失函数的值越大,说明模型的预测越不准确。

  2. 你随机初始化模型参数,然后计算损失函数的值。这相当于站在山上的一个随机位置,并观察周围的地形。

  3. 你计算损失函数的梯度,梯度告诉你应该朝着哪个方向调整模型参数,以便在下次预测时减少损失,更接近真实值。这相当于寻找地势较低的方向。

  4. 你沿着梯度的方向调整模型参数,然后再次计算损失函数的值。如果损失函数的值降低,说明你走的方向是正确的,你可以继续沿着这个方向调整模型参数。

  5. 如果损失函数的值不再降低,甚至开始上升,说明你走错了方向。这时,你需要重新计算梯度,寻找一个新的方向。

  6. 重复这个过程,直到损失函数的值足够小,或者达到一个预设的迭代次数。

通过梯度下降,模型可以在每次迭代中逐步调整参数,使损失函数的值越来越小,从而提高预测的准确性。这个过程就像在山上寻找下山的路,通过不断地尝试和观察,最终找到通往山下的最佳路径。

相关推荐
Kingfar_117 小时前
高速列车驾驶员情境意识动态建模及生理反应机制研究
人工智能·机器学习
多米Domi01117 小时前
0x3f 第43天 黑马点评全量复习一遍 + 栈两题
开发语言·数据结构·python·算法·leetcode
小二·18 小时前
Python Web 开发进阶实战:AI 原生硬件接口 —— 在 Flask + MicroPython 中构建边缘智能设备控制平台
前端·人工智能·python
TTGGGFF18 小时前
深度实战:在 GPU 环境下一键部署 Jimeng 中文文生图交互系统
人工智能·交互·图片生成
集和诚JHCTECH18 小时前
精准采摘背后的大脑:BRAV-7135边缘计算解决方案赋能智能农业新时代
人工智能·嵌入式硬件
deephub18 小时前
用 PydanticAI 让 LLM 输出变成可信赖的 Python 对象
人工智能·python·大语言模型·agent
xhbaitxl18 小时前
算法学习day24-回溯
学习·算法·排序算法
劈星斩月18 小时前
3Blue1Brown-深度学习之反向传播算法
深度学习·反向传播
cooldream200918 小时前
从辩论训练到具身智能——辩核AI具身辩论数字人系统整体设计思路
人工智能·具身数字人
2401_8414956418 小时前
【操作系统】进程的算法
python·算法·操作系统·进程·进程调度算法·进程同步与互斥算法·死锁处理算法