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
迈火10 分钟前
ComfyUI-3D-Pack:3D创作的AI神器
人工智能·gpt·3d·ai·stable diffusion·aigc·midjourney
喂完待续20 分钟前
Apache Hudi:数据湖的实时革命
大数据·数据仓库·分布式·架构·apache·数据库架构
青云交20 分钟前
Java 大视界 -- 基于 Java 的大数据可视化在城市交通拥堵治理与出行效率提升中的应用(398)
java·大数据·flink·大数据可视化·拥堵预测·城市交通治理·实时热力图
艾莉丝努力练剑38 分钟前
【洛谷刷题】用C语言和C++做一些入门题,练习洛谷IDE模式:分支机构(一)
c语言·开发语言·数据结构·c++·学习·算法
Moshow郑锴1 小时前
机器学习的特征工程(特征构造、特征选择、特征转换和特征提取)详解
人工智能·机器学习
CareyWYR2 小时前
每周AI论文速递(250811-250815)
人工智能
AI精钢2 小时前
H20芯片与中国的科技自立:一场隐形的博弈
人工智能·科技·stm32·单片机·物联网
whaosoft-1432 小时前
51c自动驾驶~合集14
人工智能
C++、Java和Python的菜鸟2 小时前
第六章 统计初步
算法·机器学习·概率论
Cx330❀2 小时前
【数据结构初阶】--排序(五):计数排序,排序算法复杂度对比和稳定性分析
c语言·数据结构·经验分享·笔记·算法·排序算法