深度学习Adam优化器核心概念全解析:参数,梯度,一阶动量,二阶动量

目录

一、参数(weights)

二、梯度(gradients)

三、一阶动量(m,Momentum)

四、二阶动量(v,Variance)

[五、它们如何在优化中协作(以 Adam 为例)](#五、它们如何在优化中协作(以 Adam 为例))


Adam优化器是深度学习框架Pytorch中常用的一个优化器,其主要包含了参数,梯度,一阶动量,二阶动量这四个部分。


一、参数(weights

  • 是什么: 模型中需要学习的核心数值,比如神经网络层的权重矩阵、偏置项等。

  • 作用: 决定模型的行为。训练的目标就是不断更新这些参数,让模型输出更接近目标值。

  • 例子:

    python 复制代码
    W = torch.nn.Linear(512, 512).weight

    这就是一个权重矩阵(参数)。


二、梯度(gradients

  • 是什么: 参数对损失函数的偏导数,表示"如果我改动这个参数,损失会往哪个方向变"。

  • 作用: 告诉优化器如何调整参数以减小损失。

  • 生成方式: 通过反向传播(backpropagation)自动计算。

简单理解:

梯度是"路标"------告诉优化器应该往哪个方向走(减小损失)。

例子:

python 复制代码
loss.backward()
print(W.grad)  # 这里的grad就是梯度

三、一阶动量(m,Momentum)

  • 是什么: 梯度的"指数滑动平均"(Exponential Moving Average)。

  • 作用: 平滑梯度更新,让参数更新方向更稳定,不会抖动。

  • 公式:

    其中 ( g_t ) 是当前梯度,(\beta_1) 通常取 0.9。

直观理解:

想象优化器是一辆车,梯度是"当前推力",而一阶动量是"惯性"。

你不希望车每一步都完全按梯度走,而是沿着长期平均方向继续前进。


四、二阶动量(v,Variance)

  • 是什么: 梯度平方的指数滑动平均,衡量梯度的"变化幅度"。

  • 作用: 控制学习率的自适应调整,让更新在不同维度上自动放缓或加速。

  • 公式:

    其中 (\beta_2) 通常取 0.999。

直观理解:

v 表示"梯度震荡的能量"。

如果某个参数的梯度变化太剧烈,优化器会自动降低它的学习率,避免发散。


五、它们如何在优化中协作(以 Adam 为例)

Adam 优化器结合了一阶和二阶动量,更新公式如下:

  • (\theta_t):模型参数(weights)

  • (m_t):一阶动量(平滑的方向)

  • (v_t):二阶动量(平滑的幅度)

  • (\eta):学习率

这意味着 Adam 更新时不仅考虑了当前梯度,还考虑了历史趋势 (m)和不确定性(v)。

相关推荐
罗罗攀7 小时前
PyTorch学习笔记|张量的线性代数运算
人工智能·pytorch·笔记·学习·线性代数
sin°θ_陈7 小时前
行业调研——XGRIDS (其域创新):空间数据生产、资产化与工业工作流的真正价值
经验分享·笔记·深度学习·3d·金融·3dgs·空间智能
油泼辣子多加8 小时前
【DL】Transformer算法应用
人工智能·深度学习·算法·机器学习·transformer
剑穗挂着新流苏3128 小时前
108_深度学习中的“瘦身术”:最大池化层(MaxPool2d)原理与实战
pytorch·深度学习·计算机视觉
人机与认知实验室8 小时前
频率主义 vs 贝叶斯主义中的态、势、感、知
人工智能·机器学习·概率论
qq_571099358 小时前
学习周报三十七
人工智能·深度学习·学习
乾元8 小时前
未来展望: 当 AGI(通用人工智能)出现,网络安全是否会消失?
网络·人工智能·安全·机器学习·网络安全·架构·安全架构
智算菩萨8 小时前
与AI一起记忆:从分布式记忆到AI策划记忆与人机共忆——文献精读
论文阅读·人工智能·分布式·深度学习·ai·文献
此方ls8 小时前
机器学习深度学习二——GAN网络
深度学习·机器学习·生成对抗网络
grant-ADAS16 小时前
记录paddlepaddleOCR从环境到使用默认模型,再训练自己的数据微调模型再推理
人工智能·深度学习