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Nielsen-NNDL
  • Introduction
  • 第1章 使用神经网络识别手写数字
    • 感知机神经元
    • sigmoid神经元
    • 神经网络的架构
    • 用于识别手写数字的简单网络
    • 梯度下降学习法
      • 准备工作
      • 梯度下降法
      • 应用到神经网络
    • 实现数字分类的神经网络
      • 数据集
      • 初始化
      • 向后传递
      • 随机梯度下降
      • 总结
  • 第2章 反向传播算法的工作原理
    • 热身:一种矩阵方法快速计算神经网络的输出
    • 关于代价函数的两个假设
    • Hadamard积
    • 反向传播算法中的4个等式
      • 一个新的定义
      • 4个等式
      • 等式的意义
    • 4个等式的证明
    • 反向传播算法
    • 代码解读
    • 反向传播算法为什么这么快
  • 第3章 提升神经网络的学习方法
    • cross-entropy代价函数
      • 当前神经网络存在的问题
      • 引入cross-entropy代价函数
      • 使用cross-entropy分类手写数字
      • cross-entropy代价函数是怎么推出来的
      • cross-entropy的数学意义
      • softmaxt+loglikelihood
    • 过拟合和正则化
      • 过拟合
      • L2正则化
      • 在当前神经网络中使用L2正则化
      • 其它问题
      • L1正则化
      • dropout正则化
      • 人为扩充训练数据
    • weights初始化
    • 回到手势识别代码
    • 怎样选择超参数
      • broad策略
      • 学习率eta
      • 迭代次数epochs
      • 正则化参数lambda
      • minibatch样本数m
      • 自动化技术
    • 其它技术
      • Hessian技术
      • momentum技术
      • tanh神经元
      • RectifiedLinear神经元
  • 第5章 训练深度神经网络难以训练
    • 梯度消失问题
    • 梯度消失的原因
  • 第6章 深度学习
    • 卷积神经网络介绍
      • LocalReceptiveField
      • SharedWeights
      • pooling层
      • 组装到一起
    • 卷积神经网络的实践与改进
    • 其它深度神经网络的方法
  • 术语中英文对照
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  1. 第3章 提升神经网络的学习方法
  2. 其它技术

Hessian技术

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令C =C(w),假设目标是最小化函数C 根据得:

\begin{eqnarray} C(w+\Delta w) & = & C(w) + \sum_j \frac{\partial C}{\partial w_j} \Delta w_j \nonumber \\ & & + \frac{1}{2} \sum_{jk} \Delta w_j \frac{\partial^2 C}{\partial w_j \partial w_k} \Delta w_k + \ldots \tag{103} \\ & = & C(w) + \nabla C \cdot \Delta w + \frac{1}{2} \Delta w^T H \Delta w + \ldots, \tag{104}\end{eqnarray}

只保留前三项,得到C(w+Δw)C(w+\Delta w)C(w+Δw)的近似值:

\begin{eqnarray} C(w+\Delta w) \approx C(w) + \nabla C \cdot \Delta w + \frac{1}{2} \Delta w^T H \Delta w. \tag{105}\end{eqnarray}

当Δw=−H−1∇C\Delta w = -H^{-1} \nabla CΔw=−H−1∇C时,不等式右边达到最小值,也近似地认为此时左边也达到最小值。 其中,H称为Hessian矩阵,Hjk=∂2C/∂wj∂wkH_{jk} = \partial^2 C / \partial w_j \partial w_kHjk​=∂2C/∂wj​∂wk​。

因此,基于Hessian技术,w的更新的策略为:

w→w′=w−ηH−1∇Cw \rightarrow w' = w-\eta H^{-1} \nabla Cw→w′=w−ηH−1∇C

优点:只需要经过非常少的迭代就使C能达到最小值点。 缺点:H−1∇CH^{-1} \nabla CH−1∇C计算困难。

泰勒公式