Learning rate schedules are ubiquitously used to speed up and improve optimisation. Many different policies have been introduced on an empirical basis, and theoretical analyses have been developed for convex settings. However, in many realistic problems the loss-landscape is high-dimensional and non convex -- a case for which results are scarce. In this paper we present a first analytical study of the role of learning rate scheduling in this setting, focusing on Langevin optimization with a learning rate decaying as $\eta(t)=t^{-\beta}$. We begin by considering models where the loss is a Gaussian random function on the $N$-dimensional sphere ($N\rightarrow \infty$), featuring an extensive number of critical points. We find that to speed up optimization without getting stuck in saddles, one must choose a decay rate $\beta<1$, contrary to convex setups where $\beta=1$ is generally optimal. We then add to the problem a signal to be recovered. In this setting, the dynamics decompose into two phases: an \emph{exploration} phase where the dynamics navigates through rough parts of the landscape, followed by a \emph{convergence} phase where the signal is detected and the dynamics enter a convex basin. In this case, it is optimal to keep a large learning rate during the exploration phase to escape the non-convex region as quickly as possible, then use the convex criterion $\beta=1$ to converge rapidly to the solution. Finally, we demonstrate that our conclusions hold in a common regression task involving neural networks.


翻译:学习进度表被普遍用于加速和增进优化。 许多不同的政策都是在经验基础上引入的, 并且已经为 convex 设置开发了理论分析。 但是, 在许多现实的问题中, 丢失地貌是高度的和非convex -- -- 一个结果稀少的例子。 在本文中, 我们首次对学习进度表在这个设置中的作用进行了分析研究, 重点是朗埃文优化, 学习速度以$\eta( t)=t\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

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