深度學習中的優化算法包括以下幾種:
1、一階優化算法
隨機梯度下降(SGD):每次僅使用一個或幾個樣本來更新模型參數,計算速度快,但更新方向可能不準確。
動量法(Momentum):在 SGD 的基礎上引入了動量的概念,可以加速收斂并減少震蕩。
牛頓動量法(Nesterov 動量):對動量法進行了改進,進一步提高了收斂速度和穩定性。
AdaGrad(自適應梯度):為每個參數分配不同的學習率,對于稀疏數據效果較好,但在處理大規模數據時可能會遇到學習率過小的問題。
RMSProp(均方差傳播):也是一種自適應學習率的方法,相比 AdaGrad 更加穩定。
Adam(帶動量的 RMSProp):結合了動量法和 RMSProp 的優點,是當前深度學習中最常用的優化算法之一。
Nadam:對 Adam 的改進,進一步提高了收斂性能。
2、二階優化算法
牛頓法:利用損失函數的二階導數(即 Hessian 矩陣)來確定最優的搜索方向,收斂速度較快,但計算復雜度高,且對初始點要求較高。
擬牛頓法:通過迭代的方式近似求解 Hessian 矩陣,降低了計算復雜度,常見的擬牛頓法有 BFGS、L - BFGS 等。
共軛梯度法(CG):一種用于求解大型稀疏線性方程組的迭代方法,也可以用于優化問題。
3、自適應優化算法
AdaDelta:與 AdaGrad 類似,但使用了窗口內的梯度平方平均值來代替所有的梯度平方和。
AdaMax:結合了 AdaGrad 和 RMSProp 的優點,既考慮了梯度的大小,又考慮了梯度的方向。
Lookahead:將動量法與 Adam 結合,提高了收斂速度和穩定性。
LAMBDA:對 Adam 進行改進,減少了對內存的需求,同時提高了訓練的穩定性。
Ranger:在 Adam 的基礎上引入了一種新的權重調整機制,可以進一步提高收斂速度和穩定性。
YOGI:一種基于 Lookahead 的優化器,通過在動量更新和參數更新之間引入額外的步驟來提高收斂性能。
4、其他優化算法
遺傳算法:模擬生物進化過程中的選擇、交叉、變異等操作,來搜索最優解,適用于復雜的優化問題。
蟻群算法:模擬螞蟻覓食過程中的信息傳遞機制,來解決組合優化問題。
粒子群優化算法:通過模擬鳥群覓食的行為,來搜索最優解,具有全局搜索能力強的特點。
模擬退火算法:來源于物理中的退火過程,通過控制溫度的下降來逐漸逼近最優解。
貝葉斯優化算法:基于概率模型的優化方法,適用于黑盒函數的優化。