May, 2023

在稳定边缘处进行逻辑回归的梯度下降隐含偏差

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TL;DR本文研究了边缘稳定性（EoS）中逻辑回归上梯度下降（GD）的收敛和隐式偏差情况，证明任何恒定步长的非单调 GD 迭代可以在较长时间尺度上最小化逻辑损失，并在最大间隔方向上趋于正无穷，在最大间隔方向的正交补上收敛于最小化强凸势能的固定向量，而指数损失可能导致 GD 迭代在 EoS 区域内灾难性发散。
gradient descentconvergencelogistic regressionmax-margin directionimplicit bias
发现论文，激发创造
  • 深度学习中稳定性边缘处的梯度下降理解

    研究了神经网络训练中的难点问题 Edge of Stability，发现了一种新的内隐正则化机制，通过对最小化损失面的低维流动，提出对比以往对无穷小更新或梯度噪声的依赖。

    May, 2022

  • 逻辑损失的大步梯度下降：损失的非单调性提高了优化效率

    使用常数步长的梯度下降算法应用于线性可分数据的逻辑回归，证明了在初始震荡阶段后，算法能够在 a 步的时间内实现 O (1/(aT)) 的收敛速率，从而在总步数为 T 的情况下，通过积极地调整步长可以达到 O (1/T^2) 的加速损失，无需使用动量或变化的步长调度器。

    Feb, 2024

  • 非可分数据和大步长情况下的逻辑回归梯度下降

    研究了使用大的恒定步长的逻辑回归问题上的梯度下降（GD）动态。

    Jun, 2024

  • 分离数据梯度下降的隐式偏差

    本研究发现，在无正则化的逻辑回归问题、线性可分数据集上，使用均匀线性预测器的梯度下降法会收敛于最大间隔解的方向。收敛速度缓慢，方法适用于其他单调递减的损失函数、多类别问题和某些受限情况下的深层网络训练。此研究还可帮助理解模型的隐式正则化和其他优化方法。

    Oct, 2017

  • 大学习速率下梯度下降的稳定性

    在本文中，我们证明了在使用二次损失函数优化的线性神经网络中，梯度下降映射是非奇异的，损失函数的全局极小化集合形成平滑流形，并且稳定的极小值在参数空间中形成有界子集。另外，我们证明了如果步长过大，则使梯度下降收敛到临界点的初始化集合的测度为零。

    Feb, 2024

  • 非齐次双层网络的大步长梯度下降法：边界改善与快速优化

    神经网络的大步梯度下降（GD）训练通常包括两个不同的阶段，第一阶段中经验风险震荡，而第二阶段中经验风险单调下降。我们研究了满足近准同质条件的两层网络中的这一现象。我们展示第二阶段开始于经验风险低于特定阈值（依赖于步长）的时刻。此外，我们展示了归一化边界在第二阶段几乎单调增长，证明了 GD 在训练非同质预测器时的内在偏差。如果数据集线性可分且激活函数的导数不为零，我们证明平均经验风险下降，暗示第一阶段必须在有限步骤中停止。最后，我们展示选择合适大步长的 GD 在经历这种阶段过渡时比单调降低风险的 GD 更高效。我们的分析适用于任意宽度的网络，超出了众所周知的神经切线核和平均场范围。

    Jun, 2024

  • 可分数据上梯度下降的收敛性

    对采用严格单调尾部的损失函数（如对数损失）在可分离数据集上利用梯度下降时的隐式偏差进行了详细研究，证明了对于一大类超多项式尾部损失，梯度下降迭代可以收敛到任意深度的线性网络的 L2 最大边距解。

    Mar, 2018

  • 自稳定性：梯度下降在稳定边缘的隐性偏差

    本研究发现梯度下降在稳定边缘状态下具有自我稳定性和隐式偏差，可以通过投影梯度下降来描述，并对其在训练过程中的损失、尖锐度和偏差进行了详细预测和验证。

    Sep, 2022

  • 梯度下降单调减小标量网络及其他解的梯度流锐度

    应用梯度下降 (GD) 到神经网络时，损失函数几乎从不呈单调递减。我们找到了一种随着 GD 训练而单调递减的量：梯度流解 (GFS) 所达到的锐度。在理论上，我们分析了具有平方损失的标量神经网络，这可能是出现 EoS 现象最简单的设置。我们在模型中证明了 GFS 锐度单调递减的结果，并表征了在标量网络中 GD 可以证明收敛到 EoS 的设置。从经验上看，我们展示了在平方回归模型以及实用的神经网络架构中，GD 单调递减 GFS 锐度。

    May, 2023

  • SGD 达到零损失后会发生什么？—— 数学框架

    该论文提出了一个可以研究 Stochastic Gradient Descent 在 overparametrized 模型中的隐式偏差的通用框架，该框架使用一个描述参数极限动态的随机微分方程，并考虑了任意噪声协方差，文中给出了一些新结果，同时可以在线性模型中进行应用。

    Oct, 2021