超参数调优方法:网格搜索、随机搜索、贝叶斯优化算法

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网格搜索:

网格搜索可能是最简单、应用最广泛的超参数搜索算法,它通过查找搜索范围内的所有的点来确定最优值。但是,这种搜索方案十分消耗计算资源和时间,特别是需要调优的超参数比较多的时候。

在实际应用中,网格搜索法一般会先使用较广的搜索范围和较大的步长,来寻找全局最优值可能的位置;然后会逐渐缩小搜索范围和步长,来寻找更精确的最优值。这种操作方案可以降低所需的时间和计算量,但由于目标函数一般是非凸的,所以很可能会错过全局最优值。

举例:

https://blog.csdn.net/zgcr654321/article/details/82978454中模拟手动计算寻找一个较佳的w和b初始值实际上就是使用了网格搜索的方法。

随机搜索:

随机搜索的思想与网格搜索比较相似,只是不再测试上界和下界之间的所有值,而是在搜索范围中随机选取样本点。它的理论依据是,如果样本点集足够大,那么通过随机采样也能大概率地找到全局最优值,或其近似值

随机搜索的结果也是没法保证的。

贝叶斯优化算法:

网格搜索和随机搜索在测试一个新点时,会忽略前一个点的信息,而贝叶斯优化算法则充分利用了之前的信息贝叶斯优化算法通过对目标函数形状进行学习,找到使目标函数向全局最优值提升的参数。

贝叶斯优化算法学习目标函数形状的方法是,首先根据先验分布,假设一个搜集函数;然后,每一次使用新的采样点来测试目标函数时,利用这个信息来更新目标函数的先验分布;最后,算法测试由后验分布给出的全局最值最可能出现的位置的点。

对于贝叶斯优化算法,有一个需要注意的地方,一旦找到了一个局部最优值,它会在该区域不断采样,所以很容易陷入局部最优值。为了弥补这个缺陷,贝叶斯优化算法会在探索和利用之间找到一个平衡点,“探索”就是在还未取样的区域获取采样点;而“利用”则是根据后验分布在最可能出现全局最值的区域进行采样。

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