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Eine Einführung in Optimierungstechniken für maschinelles Lernen
Eine Einführung in Optimierungstechniken für maschinelles Lernen
Optimierungstechniken beim maschinellen Lernen zielen darauf ab, die Vorhersage- und Klassifizierungsgenauigkeit zu verbessern, indem die Verlustfunktion minimiert oder die Zielfunktion maximiert wird. Diese Algorithmen werden typischerweise an lokalen oder Offline-Datensätzen trainiert, um Fehler zu minimieren. Durch Optimierung können sich Modelle für maschinelles Lernen besser an die Daten anpassen und die Leistung des Modells verbessern.
In diesem Artikel werden die Terminologie der Optimierungstechnologie und mehrere gängige Optimierungstechniken vorgestellt.
Einführung in die Terminologie
Lernrate
Die Lernrate ist ein wichtiger Hyperparameter beim maschinellen Lernen, der die Aktualisierungsschrittgröße von Modellparametern während des Trainingsprozesses bestimmt. Die Lernrate stellt den Umfang der Feinabstimmung der Parameter bei jeder Iteration dar. Die Auswahl einer geeigneten Lernrate hat einen wichtigen Einfluss auf die Konvergenz und Leistung des Modells und ist daher ein entscheidender Teil des Optimierungsprozesses.
Eine hohe Lernrate kann dazu führen, dass das Modell nicht stabil an den Mindestwert der Verlustfunktion konvergiert, was zu instabilen Ergebnissen führt. Umgekehrt kann eine niedrige Lernrate dazu führen, dass die Optimierung langsam konvergiert oder in einer suboptimalen Lösung stecken bleibt. Daher kann die Wahl der Lernrate während des Trainings je nach verwendetem Optimierungsalgorithmus festgelegt oder dynamisch angepasst werden.
Momentum
Momentum spielt eine wichtige Rolle beim maschinellen Lernen und Deep Learning. Es trägt dazu bei, zu verhindern, dass der Optimierungsprozess in lokalen Minima stecken bleibt, und beschleunigt die Konvergenz, indem ein laufender Durchschnitt des Gradienten berechnet und zur aktuellen Gradientenaktualisierung hinzugefügt wird. Momentum überwindet auch Oszillationsprobleme und macht den Optimierungsprozess reibungsloser.
Optimierungsalgorithmus
Gradient Descent
Gradient Descent (GD) ist ein Optimierungsalgorithmus erster Ordnung, der zur Suche nach dem Minimalwert einer Funktion verwendet wird. Dabei werden die Parameter iterativ in Richtung des negativen Gradienten der Verlustfunktion in Bezug auf die Parameter aktualisiert.
Momentum-Optimierung
Momentum-Optimierung ist ein Optimierungsalgorithmus erster Ordnung, der einen gleitenden Durchschnitt von Gradienten verwendet, um Parameter bei jeder Iteration zu aktualisieren. Die Idee hinter der Impulsoptimierung besteht darin, die Konvergenz zu beschleunigen, indem der Aktualisierungsregel ein Impulsterm hinzugefügt wird, der die Richtung der vorherigen Aktualisierung erfasst.
RMSprop
Passt die Lernrate jedes Parameters basierend auf dem Durchschnitt historischer quadratischer Gradienten an. RMSprop verwendet einen gleitenden Durchschnitt quadrierter Gradienten, um die Skala der Gradienten zu normalisieren und zu verhindern, dass die Lernrate explodiert oder verschwindet.
Adam
Adam ist ein Optimierungsalgorithmus, der die Ideen der Impulsoptimierung und RMSProp kombiniert. Adam verwendet einen exponentiellen gleitenden Durchschnitt des ersten und zweiten Moments des Gradienten, um die Lernrate für jeden Parameter anzupassen. Der Algorithmus verwaltet zwei Parametersätze, den gleitenden Durchschnitt des Gradienten (Impuls) und den gleitenden Durchschnitt des quadrierten Gradienten (nichtzentrales zweites Moment).
Adam wurde entwickelt, um eine schnelle und robuste Konvergenz zu ermöglichen, indem es die Vorteile der Impulsoptimierung und RMSProp kombiniert und nur eine Reihe von Hyperparametern benötigt, um die Lernrate aller Parameter zu steuern. Allerdings reagiert Adam möglicherweise empfindlich auf die Wahl der Lernrate und der Abklingrate des gleitenden Durchschnitts, insbesondere bei großen und komplexen Modellen.
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEine Einführung in Optimierungstechniken für maschinelles Lernen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!
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15 empfohlene kostenlose Open-Source-Bildanmerkungstools
Mar 28, 2024 pm 01:21 PM
Bei der Bildanmerkung handelt es sich um das Verknüpfen von Beschriftungen oder beschreibenden Informationen mit Bildern, um dem Bildinhalt eine tiefere Bedeutung und Erklärung zu verleihen. Dieser Prozess ist entscheidend für maschinelles Lernen, das dabei hilft, Sehmodelle zu trainieren, um einzelne Elemente in Bildern genauer zu identifizieren. Durch das Hinzufügen von Anmerkungen zu Bildern kann der Computer die Semantik und den Kontext hinter den Bildern verstehen und so den Bildinhalt besser verstehen und analysieren. Die Bildanmerkung hat ein breites Anwendungsspektrum und deckt viele Bereiche ab, z. B. Computer Vision, Verarbeitung natürlicher Sprache und Diagramm-Vision-Modelle. Sie verfügt über ein breites Anwendungsspektrum, z. B. zur Unterstützung von Fahrzeugen bei der Identifizierung von Hindernissen auf der Straße und bei der Erkennung und Diagnose von Krankheiten durch medizinische Bilderkennung. In diesem Artikel werden hauptsächlich einige bessere Open-Source- und kostenlose Bildanmerkungstools empfohlen. 1.Makesens
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über SHAP: Modellerklärung für maschinelles Lernen
Jun 01, 2024 am 10:58 AM
In den Bereichen maschinelles Lernen und Datenwissenschaft stand die Interpretierbarkeit von Modellen schon immer im Fokus von Forschern und Praktikern. Mit der weit verbreiteten Anwendung komplexer Modelle wie Deep Learning und Ensemble-Methoden ist das Verständnis des Entscheidungsprozesses des Modells besonders wichtig geworden. Explainable AI|XAI trägt dazu bei, Vertrauen in maschinelle Lernmodelle aufzubauen, indem es die Transparenz des Modells erhöht. Eine Verbesserung der Modelltransparenz kann durch Methoden wie den weit verbreiteten Einsatz mehrerer komplexer Modelle sowie der Entscheidungsprozesse zur Erläuterung der Modelle erreicht werden. Zu diesen Methoden gehören die Analyse der Merkmalsbedeutung, die Schätzung des Modellvorhersageintervalls, lokale Interpretierbarkeitsalgorithmen usw. Die Merkmalswichtigkeitsanalyse kann den Entscheidungsprozess des Modells erklären, indem sie den Grad des Einflusses des Modells auf die Eingabemerkmale bewertet. Schätzung des Modellvorhersageintervalls
Transparent! Eine ausführliche Analyse der Prinzipien der wichtigsten Modelle des maschinellen Lernens!
Apr 12, 2024 pm 05:55 PM
Laienhaft ausgedrückt ist ein Modell für maschinelles Lernen eine mathematische Funktion, die Eingabedaten einer vorhergesagten Ausgabe zuordnet. Genauer gesagt ist ein Modell für maschinelles Lernen eine mathematische Funktion, die Modellparameter anpasst, indem sie aus Trainingsdaten lernt, um den Fehler zwischen der vorhergesagten Ausgabe und der wahren Bezeichnung zu minimieren. Beim maschinellen Lernen gibt es viele Modelle, z. B. logistische Regressionsmodelle, Entscheidungsbaummodelle, Support-Vektor-Maschinenmodelle usw. Jedes Modell verfügt über seine anwendbaren Datentypen und Problemtypen. Gleichzeitig gibt es viele Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen Modellen oder es gibt einen verborgenen Weg für die Modellentwicklung. Am Beispiel des konnektionistischen Perzeptrons können wir es durch Erhöhen der Anzahl verborgener Schichten des Perzeptrons in ein tiefes neuronales Netzwerk umwandeln. Wenn dem Perzeptron eine Kernelfunktion hinzugefügt wird, kann es in eine SVM umgewandelt werden. Dieses hier
Identifizieren Sie Über- und Unteranpassung anhand von Lernkurven
Apr 29, 2024 pm 06:50 PM
In diesem Artikel wird vorgestellt, wie Überanpassung und Unteranpassung in Modellen für maschinelles Lernen mithilfe von Lernkurven effektiv identifiziert werden können. Unteranpassung und Überanpassung 1. Überanpassung Wenn ein Modell mit den Daten übertrainiert ist, sodass es daraus Rauschen lernt, spricht man von einer Überanpassung des Modells. Ein überangepasstes Modell lernt jedes Beispiel so perfekt, dass es ein unsichtbares/neues Beispiel falsch klassifiziert. Für ein überangepasstes Modell erhalten wir einen perfekten/nahezu perfekten Trainingssatzwert und einen schrecklichen Validierungssatz-/Testwert. Leicht geändert: „Ursache der Überanpassung: Verwenden Sie ein komplexes Modell, um ein einfaches Problem zu lösen und Rauschen aus den Daten zu extrahieren. Weil ein kleiner Datensatz als Trainingssatz möglicherweise nicht die korrekte Darstellung aller Daten darstellt. 2. Unteranpassung Heru.“
Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz in der Weltraumforschung und der Siedlungstechnik
Apr 29, 2024 pm 03:25 PM
In den 1950er Jahren wurde die künstliche Intelligenz (KI) geboren. Damals entdeckten Forscher, dass Maschinen menschenähnliche Aufgaben wie das Denken ausführen können. Später, in den 1960er Jahren, finanzierte das US-Verteidigungsministerium künstliche Intelligenz und richtete Labore für die weitere Entwicklung ein. Forscher finden Anwendungen für künstliche Intelligenz in vielen Bereichen, etwa bei der Erforschung des Weltraums und beim Überleben in extremen Umgebungen. Unter Weltraumforschung versteht man die Erforschung des Universums, das das gesamte Universum außerhalb der Erde umfasst. Der Weltraum wird als extreme Umgebung eingestuft, da sich seine Bedingungen von denen auf der Erde unterscheiden. Um im Weltraum zu überleben, müssen viele Faktoren berücksichtigt und Vorkehrungen getroffen werden. Wissenschaftler und Forscher glauben, dass die Erforschung des Weltraums und das Verständnis des aktuellen Zustands aller Dinge dazu beitragen können, die Funktionsweise des Universums zu verstehen und sich auf mögliche Umweltkrisen vorzubereiten
Implementierung von Algorithmen für maschinelles Lernen in C++: Häufige Herausforderungen und Lösungen
Jun 03, 2024 pm 01:25 PM
Zu den häufigsten Herausforderungen, mit denen Algorithmen für maschinelles Lernen in C++ konfrontiert sind, gehören Speicherverwaltung, Multithreading, Leistungsoptimierung und Wartbarkeit. Zu den Lösungen gehören die Verwendung intelligenter Zeiger, moderner Threading-Bibliotheken, SIMD-Anweisungen und Bibliotheken von Drittanbietern sowie die Einhaltung von Codierungsstilrichtlinien und die Verwendung von Automatisierungstools. Praktische Fälle zeigen, wie man die Eigen-Bibliothek nutzt, um lineare Regressionsalgorithmen zu implementieren, den Speicher effektiv zu verwalten und leistungsstarke Matrixoperationen zu nutzen.
Erklärbare KI: Erklären komplexer KI/ML-Modelle
Jun 03, 2024 pm 10:08 PM
Übersetzer |. Rezensiert von Li Rui |. Chonglou Modelle für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) werden heutzutage immer komplexer, und die von diesen Modellen erzeugten Ergebnisse sind eine Blackbox, die den Stakeholdern nicht erklärt werden kann. Explainable AI (XAI) zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen, indem es Stakeholdern ermöglicht, die Funktionsweise dieser Modelle zu verstehen, sicherzustellen, dass sie verstehen, wie diese Modelle tatsächlich Entscheidungen treffen, und Transparenz in KI-Systemen, Vertrauen und Verantwortlichkeit zur Lösung dieses Problems gewährleistet. In diesem Artikel werden verschiedene Techniken der erklärbaren künstlichen Intelligenz (XAI) untersucht, um ihre zugrunde liegenden Prinzipien zu veranschaulichen. Mehrere Gründe, warum erklärbare KI von entscheidender Bedeutung ist. Vertrauen und Transparenz: Damit KI-Systeme allgemein akzeptiert und vertrauenswürdig sind, müssen Benutzer verstehen, wie Entscheidungen getroffen werden
Fünf Schulen des maschinellen Lernens, die Sie nicht kennen
Jun 05, 2024 pm 08:51 PM
Maschinelles Lernen ist ein wichtiger Zweig der künstlichen Intelligenz, der Computern die Möglichkeit gibt, aus Daten zu lernen und ihre Fähigkeiten zu verbessern, ohne explizit programmiert zu werden. Maschinelles Lernen hat ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Bereichen, von der Bilderkennung und der Verarbeitung natürlicher Sprache bis hin zu Empfehlungssystemen und Betrugserkennung, und es verändert unsere Lebensweise. Im Bereich des maschinellen Lernens gibt es viele verschiedene Methoden und Theorien, von denen die fünf einflussreichsten Methoden als „Fünf Schulen des maschinellen Lernens“ bezeichnet werden. Die fünf Hauptschulen sind die symbolische Schule, die konnektionistische Schule, die evolutionäre Schule, die Bayes'sche Schule und die Analogieschule. 1. Der Symbolismus, auch Symbolismus genannt, betont die Verwendung von Symbolen zum logischen Denken und zum Ausdruck von Wissen. Diese Denkrichtung glaubt, dass Lernen ein Prozess der umgekehrten Schlussfolgerung durch das Vorhandene ist
