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一种基于条件梯度的加速分布式在线学习算法
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作者 吴庆涛 朱军龙 +1 位作者 葛泉波 张明川 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期386-402,共17页
由于容易实施,基于投影梯度的分布式在线优化模型逐渐成为一种主流的在线学习方法.然而,在处理大数据应用时,投影步骤成为该方法的计算瓶颈.近年来,研究者提出了面向凸代价函数的分布式在线条件梯度算法,其悔界为O(T^(3/4)),其中T是一... 由于容易实施,基于投影梯度的分布式在线优化模型逐渐成为一种主流的在线学习方法.然而,在处理大数据应用时,投影步骤成为该方法的计算瓶颈.近年来,研究者提出了面向凸代价函数的分布式在线条件梯度算法,其悔界为O(T^(3/4)),其中T是一个时间范围.该算法存在两方面的问题,一是其悔界劣于公认的悔界O(/T);二是没有分析非凸代价函数的收敛性能,而实际应用中代价函数大部分是非凸函数.因此,提出一种基于条件梯度的加速分布式在线学习算法,使用Frank-Wolfe步骤替代投影步骤,避免昂贵的投影计算.文中证明当局部代价函数为凸函数时,所提算法达到公认的悔界O(/T);当局部代价函数为潜在非凸函数时,所提算法以速率O(/T)收敛到平稳点.最后,仿真实验验证了所提算法的性能与理论证明的结论. 展开更多
关键词 条件梯度 分布式在线学习 悔界 收敛速率
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带有微分项改进的自适应梯度下降优化算法 被引量：2
2
作者 葛泉波 张建朝 +1 位作者 杨秦敏 李宏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期623-632,共10页
梯度下降算法作为卷积神经网络训练常用优化算法,其性能的优劣直接影响网络训练收敛性.本文主要分析了目前梯度优化算法中存在超调而影响收敛性问题以及学习率自适应性问题,提出了一种带微分项的自适应梯度优化算法,旨在改善网络优化过... 梯度下降算法作为卷积神经网络训练常用优化算法,其性能的优劣直接影响网络训练收敛性.本文主要分析了目前梯度优化算法中存在超调而影响收敛性问题以及学习率自适应性问题,提出了一种带微分项的自适应梯度优化算法,旨在改善网络优化过程收敛性的同时提高收敛速率.首先,针对优化过程存在较大超调量的问题,通过对迭代算法的重整合以及结合传统控制学原理引入微分项等方式来克服权重更新滞后于实际梯度改变的问题;然后,引入自适应机制来应对因学习率的不适应性导致的收敛率差和收敛速率慢等问题;紧接着,基于柯西-施瓦茨和杨氏不等式等证明了新算法的最差性能上界(悔界)为■(√T).最后,通过在包括MNIST数据集以及CIFAR-10基准数据集上的仿真实验来验证新算法的有效性,结果表明新算法引入的微分项和自适应机制的联合模式能够有效地改善梯度下降算算法的收敛性能,从而实现算法性能的明显改善. 展开更多
关键词 卷积神经网络 梯度下降算法 微分项 权重更新 自适应学习率 悔界
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