1 2023年04月 深度学习-优化算法 黄海广 副教授 2 01 小批量梯度下降 本章目录 02 优化算法 03 超参数调整和BatchNorm 04 Softmax 3 01 小批量梯度下降 02 优化算法 03 超参数调整和BatchNorm 04 Softmax 1.小批量梯度下降 4 小批量梯度下降 小批量梯度下降（Mini-Batch ?(?) ?? (?) (同步更新?? ，(j=0,1,...,n )) 5 小批量梯度下降 6 01 小批量梯度下降 02 优化算法 03 超参数调整和BatchNorm 04 Softmax 2.优化算法 7 伦敦温度的例子 days temperature ?1 = 40°F ?2 = 49°F ?3 = 45°F ... ?180 = ?2，再说一次，平 方是针对整个符号的操作。 接着RMSprop会这样更新参数值，?: = ? − ? ?? ???，?: = ? − ? ?? ???， 12 ADAM Adam优化算法基本上就是将Momentum和RMSprop结合在一起 最后更新权重，所以?更新后是?: = ? − ???? corrected ??? corrected+? （如果你只是用 Momentum，使用

2D函数优化实例 主讲人：龙良曲 Himmelblau function Minima Plot Gradient Descent 下一课时 MNIST反向传播 Thank You.

2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 1 周玉驰 贝壳找房 - 数据智能中心 - 策略算法部 AI选房中深度学习的实践及优化 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 2 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 2 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 3 RESERVED 14 模型演变历程 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 15 模型演变历程 v1.0 初版模型系统 v2.0 深度学习模型 v2.0+ 效果持续优化 XGBoost DNN+RNN 特征建设 v1.0 初版模型系统 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 16 v1.0 - 初版模型系统概览 • 房源特征  可以盘点所有房源质量 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 20 模型演变历程 v1.0 初版模型系统 v2.0 深度学习模型 v2.0+ 效果持续优化 XGBoost DNN+RNN 特征建设 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS RESERVED 21 RNN RNN LSTM 2019 KE.COM ALL COPYRIGHTS

第 2 章 回归问题 2.1 神经元模型 2.2 优化方法 2.3 线性模型实战 2.4 线性回归 2.5 参考文献 第 3 章 分类问题 3.1 手写数字图片数据集 3.2 模型构建 3.3 误差计算 3.4 真的解决了吗 3.5 非线性模型 3.6 表达能力 3.7 优化方法 3.8 手写数字图片识别体验 3.9 小结 3 3.10 参考文献 第 4 章 PyTorch 基础 4.1 数据类型 4.2 数值精度 4.3 待优化张量 4.4 创建张量 预览版202112 4.5 张量的典型应用 4.6 索引与切片 4.7 维度变换 4.8 Broadcasting 4.9 数学运算 4.10 前向传播实战 4.11 参考文献 第 5 章 PyTorch 7.3 激活函数导数 7.4 损失函数梯度 7.5 全连接层梯度 预览版202112 7.6 链式法则 7.7 反向传播算法 7.8 Himmelblau 函数优化实战 7.9 反向传播算法实战 7.10 参考文献 第 8 章 PyTorch 高级用法 8.1 常见功能模块 8.2 模型装配、训练与测试 8.3 模型保存与加载

2.5 定义损失函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.2.6 定义优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.2.7 训练 . . . . 定义损失函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 ii 3.3.6 定义优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.3.7 训练 . . . 3.7.2 重新审视Softmax的实现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.7.3 优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.7.4 训练

支持SGD 、 FTRL 、 Adagrad等优化算法 模型评估 1.独立模型评估 2.配置化 3.UI展示 3 在线机器学习-实时模型训练 • 模型选择 • LR : 基础模型，对特征工程依赖较强 • FM：大规模稀疏数据下的特征组合问题 • DeepFM • 优化算法选择 • FTRL：调节学习率，突出低频特征，非batch优化 • Adagrad : 调节学习率，突出低频特征，实现简单 • 稳定性优化 • 模型快照：基于ps-scheduler的周期模型版本探测与保存，模型稀疏化分片存储 • 冷备容灾：基于checkpoint机制(Local模式&Remote模式)，实现参数服务的高可用，支持基于模型的异构集群迁移，支持集 群扩缩容 • 性能优化 • 通信优化：数据请求(PULL&PUSH)聚合，同模型多矩阵并发，锁粒度优化，性能提升5-10倍 • 缓存优化：使用堆外 缓存优化：使用堆外内存与LRU过期机制，解决GC引起的性能损耗，性能提升3-5倍 • 分区优化：支持多种分区策略（RANGE/HASH/MOD），解决数据倾斜导致的流量热点瓶颈问题，性能提升2-5倍 • 存储优化：自定义存储方式(ByRow&ByKey)，基于row进行矩阵压缩存储，参数内存占用减少90% 3 在线机器学习-参数服务器 模型验证 离线训练 实时训练 模型训练 模型部署 在线服务 离线验证

Facebook推荐场景推理成本占AI推理成本的 >72% [ISCA2020 RecNMP] � 千亿级推荐模型应⽤ O1. 千亿级特征（TB级）的模型的在线/离 线训练，在线推理服务和持续上线 O2. 针对推荐特点的深度优化，达到业界先 进⽔平 推荐系统的核⼼特点 � Feature 1（基本特点） 1.1 User与推荐系统交互，7*24⼩时 流式学习 1.2 Item和User新增，离开/遗忘， Embedding空间动态变化。 ⼤规模推荐模型深度学习系统基本解决维度 分布式 系统 ⼤规模 模型 优化 算法 1. ⾼性能 2. 效果⽆ 损的优化 � Feature 1（基本特点） � Feature 2（数据的时空 特点） � Feature3（机器学习 的特点） ⼤规模推荐模型深度学习系统基本解决维度 分布式 系统 ⼤规模 模型 优化 算法 1. ⾼性能 2. 效果⽆ 损的优化 � Feature 1（基本特点） � Feature 2.1:短时间内只有部分item和user 被命中，只有部分参数被⽤到 参数按需 获取/更新 Storage 异步训练流⽔线和多级存储：提升性能，降低内存成本 � 问题： � Learner线程中参数拉取和参数更新对性能影响⼤ � 内存成为主要资源瓶颈。由于需要等待全部参数 就绪，Parameter Server难以利⽤速度慢的存储 介质 样本读取 样本解析 参数拉

对于GloVe算法，我们可以定义上下文和目标词为任意两个位置相近的单词，假 设是左右各10词的距离，那么???就是一个能够获取单词?和单词?出现位置相近时 或是彼此接近的频率的计数器。 GloVe模型做的就是进行优化，我们将他们之间的差距进行最小化处理： minimize ෍ ?=1 10,000 ෍ ?=1 10,000 ? ??? ?? ??? + ?? + ?? ′ − ?????? 2 2017年，在Ashish Vaswani et.al 的论文《Attention Is All You Need》 中，考虑到主导序列转导模型基于编码器-解码器配置中的复杂递归或卷积 神经网络，性能最好的模型被证明还是通过注意力机制（attention mechanism）连接编码器和解码器，因而《Attention Is All You Need》 中提出了一种新的简单架构——Tra GPT用于对不同任务进行微调的输入转换的示意图 GPT的发展 36 GPT-2的核心抓 手—采用多任务 模型（Multi- task） GPT-2要 实现的目 标 • GPT-2 调整优化的目的是为了解决零 次 学 习 问 题 （ zero-shot ） （ 注 ： zero-shot问题，就是针对AI在面对 不认识的事物时，也能进行推理） • 多任务模型的特点：跟传统ML需要专

深度学习应用场景 沙漠 湖泊 旅行 深度学习应用主要的挑战： 2.模型效果优 化困难 3.工程优化复 杂 4.数据获取困 难 挑战 深度模型是非线性的: • 参数很多 • 参数敏感 • 不同场景的数据上差异大 1.方案复杂 从FM到DeepFM rt 增 加了10倍怎么优化？ 手里面只有5张图片， 怎么搞出来一个效果还 不错的模型? ✗ 标注速度慢 ✗ 标注成本高 ✗ 样本分布不均匀 深度学习应用主要的挑战： 3.工程优化复 杂 4.数据获取困 难 挑战 深度模型是非线性的: • 参数很多 • 参数敏感 • 不同场景的数据上差异大 手里面只有5张图片， 怎么搞出来一个效果还 不错的模型? ✗ 标注速度慢 ✗ 标注成本高 ✗ 样本分布不均匀 ✗ 隐私保护 • 多个环节 • 多种模型 ✗ 海量参数 ✗ 海量数据 从FM到DeepFM rt 增 加了10倍怎么优化？ 2.模型效果优 Swin Retrieval Image Generation Video Caption EasyVision: 图像视频算法库 Bert TextInput Optim izer 性能优越:  分布式存储  分布式查询 功能完备:  GSL/负采样  主流图算法  异构图 (user/item/attribute)  动态图 标准化: Standard Libraries

Ø 上亿级别的人脸检索，秒级的检索速度从黑名 单，白名单数据库中返回目标人脸信息。 Ø 技术指标：优图人脸识别通过传统方法和深度 学习技术结合，以空间面孔墙和微众银行远程 核身为基础，在性能上达到LFW 99.80%。 Ø QQ，微云等： 非法设置领导人头像， 公众人 物， 明星等等他人肖像。 Ø 直播，游戏视频等， 非法植入领导人，政府国 际公众人物， 明星等等。 l 人脸识别核身技术 Ø 标签体系：面向社交领域的热词标签200余种， 涵盖人物、风景、人造物、 建筑、动植物、食物等9个大类 。 Ø 技术指标：20个类别平均准确率MAP>90%以上，200种MAP>63%以上， 性能CPU上约200ms/张。 微云相册，相册管家 识别标签效果 Ø 微云，相册管家新版本推出智能全自动图片分类，通过上百 种常用图片标签，实现对所有照片的自动识别分类。 Ø 用户上传图片之后即可被智能分类，各大类下包括小类如人 SACC2017 更多图像定制识别功能 l 图标识别 Ø 图标形式：水印、二维码、条形码、logo等。并可根 据业务需求定制。 Ø 基于团队自研的深度识别引擎，核心算法与基础模型 经过多轮优化，可以准确快速地识别图片中所包含的 各类图标 l 烟雾，吸烟识别 Ø 基于视频直播监管需求， 提供吸烟，烟雾，涉嫌吸毒 等场景的识别能力 SACC2017 深度学习介绍 深度网络训练选择