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小批量梯度下降算法

小批量梯度下降算法(Mini-Batch Gradient Descent, MGD)是批量梯度下降算法(Batch Gradient Descent)和隨機梯度下降算法(Stochastic Gradient Descent, SGD)的折中方案。它通過在每次疊代時隨機選擇一部分樣本來計算梯度,並更新模型參數,從而在計算複雜度和收斂速度之間取得平衡。

小批量梯度下降算法的具體實現方式是,每次從訓練樣本集中隨機抽取一個大小為batch_size的小樣本集,然後在這些樣本集上使用批量梯度下降算法的更新規則來更新權重。batch_size是每次隨機抽取的樣本點的個數,通常設定為2的冪次方,這樣更有利於利用GPU進行加速處理。

小批量梯度下降算法的優點在於:

計算複雜度較低:由於每次只計算一小部分樣本的梯度,減少了計算量。

收斂速度較快:通過使用批量梯度下降算法的更新規則,可以更快地接近最優解。

可以利用矩陣運算的並行性:由於批量梯度下降算法可以並行處理多個樣本,小批量梯度下降算法同樣可以利用這種並行性加速計算。

然而,小批量梯度下降算法也存在一些局限性,例如在處理大規模數據集時,如果batch_size設定不當,可能會導致過擬合或者欠擬合。因此,在實際套用中,選擇合適的小批量大小需要考慮數據集大小、模型複雜度、收斂速度等因素。