Adaptive optimizers, such as Adam, have achieved remarkable success in deep learning. A key component of these optimizers is the so-called preconditioning matrix, providing enhanced gradient information and regulating the step size of each gradient direction. In this paper, we propose a novel approach to designing the preconditioning matrix by utilizing the gradient difference between two successive steps as the diagonal elements. These diagonal elements are closely related to the Hessian and can be perceived as an approximation of the inner product between the Hessian row vectors and difference of the adjacent parameter vectors. Additionally, we introduce an auto-switching function that enables the preconditioning matrix to switch dynamically between Stochastic Gradient Descent (SGD) and the adaptive optimizer. Based on these two techniques, we develop a new optimizer named AGD that enhances the generalization performance. We evaluate AGD on public datasets of Natural Language Processing (NLP), Computer Vision (CV), and Recommendation Systems (RecSys). Our experimental results demonstrate that AGD outperforms the state-of-the-art (SOTA) optimizers, achieving highly competitive or significantly better predictive performance. Furthermore, we analyze how AGD is able to switch automatically between SGD and the adaptive optimizer and its actual effects on various scenarios. The code is available at https://github.com/intelligent-machine-learning/dlrover/tree/master/atorch/atorch/optimizers.


翻译:自适应优化器(如Adam)在深度学习中取得了显著成功。这类优化器的核心组件是所谓的预条件矩阵,它能够增强梯度信息并调节每个梯度方向上的步长。本文提出了一种新颖的预条件矩阵设计方法,通过利用连续两步之间的梯度差作为对角元素。这些对角元素与Hessian矩阵密切相关,可视为Hessian矩阵行向量与相邻参数向量差值之间内积的近似。此外,我们引入了一种自动切换函数,使预条件矩阵能够在随机梯度下降(SGD)与自适应优化器之间动态切换。基于这两项技术,我们开发了名为AGD的新优化器,以提升泛化性能。我们在自然语言处理(NLP)、计算机视觉(CV)和推荐系统(RecSys)的公开数据集上评估了AGD。实验结果表明,AGD超越了当前最先进(SOTA)的优化器,实现了具有高度竞争力或显著更优的预测性能。此外,我们分析了AGD如何在SGD与自适应优化器之间自动切换,以及其在多种场景下的实际效果。代码开源地址:https://github.com/intelligent-machine-learning/dlrover/tree/master/atorch/atorch/optimizers。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
1+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员