Optimization is often cast as a deterministic problem, where the solution is found through some iterative procedure such as gradient descent. However, when training neural networks the loss function changes over (iteration) time due to the randomized selection of a subset of the samples. This randomization turns the optimization problem into a stochastic one. We propose to consider the loss as a noisy observation with respect to some reference optimum. This interpretation of the loss allows us to adopt Kalman filtering as an optimizer, as its recursive formulation is designed to estimate unknown parameters from noisy measurements. Moreover, we show that the Kalman Filter dynamical model for the evolution of the unknown parameters can be used to capture the gradient dynamics of advanced methods such as Momentum and Adam. We call this stochastic optimization method KaFiStO. KaFiStO is an easy to implement, scalable, and efficient method to train neural networks. We show that it also yields parameter estimates that are on par with or better than existing optimization algorithms across several neural network architectures and machine learning tasks, such as computer vision and language modeling.


翻译:优化往往被作为一种确定性的问题, 这个问题的解决方案是通过一些迭代程序( 如梯度下坡) 找到的。 然而, 当培训神经网络时, 随机选择一部分样本时, 损失函数会随着时间( 时间) 发生变化。 这种随机化会将优化问题变成一个随机化的问题。 我们提议将损失视为对某种参考最优化的噪音观测。 对损失的这种解释使我们可以采用Kalman过滤器, 把它当作一种优化器, 因为它的循环配方旨在估计来自噪音测量的未知参数。 此外, 我们显示, Kalman 过滤器的未知参数演变动态模型可以用来捕捉诸如 Momentum 和 Adam 等先进方法的梯度动态。 我们称之为“ KaFiStO ” 。 我们称之为“ KAFISTO ” 。 KAFISTO 是一种易于执行、 可缩放和高效的神经网络培训方法。 我们显示, 它产生的参数估计与若干神经网络架构和机器学习任务( 如计算机视觉和语言建模) 的优化算法相同或更好。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
27+阅读 · 2021年7月3日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
【斯坦福】凸优化圣经- Convex Optimization (附730pdf下载)
专知会员服务
220+阅读 · 2020年6月5日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
误差反向传播——RNN
统计学习与视觉计算组
18+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
Arxiv
0+阅读 · 2021年9月8日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
5+阅读 · 2018年5月28日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
误差反向传播——RNN
统计学习与视觉计算组
18+阅读 · 2018年9月6日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员