[人工智能](1)深度学习_梯度下降与优化

综述：我们所了解到的机器学习算法的最终目标都是通过数据集的训练，得到一组最优参数，这个过程也称为优化，那么优化的方式有哪些呢，本文介绍梯度下降的一般定义，然后介绍不同数据集下的梯度更新方法，最后介绍深度学习中几种梯度的更新策略。

1、梯度下降简介

梯度下降是一种致力于找到函数极值点的算法。

$$mi{n}_{x}f(x)其中x为数据集$$

已经得到了$(x_0,x_1,...,x_i)$,如何求$x_{i+1}$
$$x_{i+1}=x_i+\Delta x_i$$

随着迭代次数的增加，将逐渐逼近极值点。逼近过程如下图所示。

2、梯度下降与数据集大小

当数据集的数量非常大的时候，计算梯度将耗费相当长的时间，因此在这种情况下不宜用全量训练数据训练。全量训练又称为批量梯度下降法（BGD），随机梯度下降法（SGD），小批量梯度下降法（MBGD）。

2.1 SGD

每次更新只是用一个样本，因此收敛速度比较快。但样本可能被重复抽取到，而且单个样本数据之间可能差别比较大，可能导致每一次训练时，代价函数产生较大的波动。

2.2 MBGD

小批量梯度下降法介于BGD与SGD之间，每次选取k个数据样本进行训练。MBGD在提升性能的基础上又能保持效率。