Գրադիենտ ծագում

խորը ուսուցում
մաթեմատիկա
գրադիենտ ծագում
Գրադիենտ ծագում cover image

Ներածություն

Պատկերացրեք, որ մենք ունենք f(x)f(x) ֆունկցիա և ցանկանում ենք գտնել դրա նվազագույնը։ Ինչ կանեիր դու

Պարզ չէ՞ Մեզ միայն անհրաժեշտ է լուծել հետևյալ հավասարումը.

f(x)=0f'(x) = 0

Բանն այն է, որ ff'-ի բանաձևը գտնելը միշտ չէ, որ հեշտ է, քանի որ դրանք չափազանց բարդ են հատկապես խորը ուսուցման մեջ, որտեղ մենք գործ ունենք բարդ գործառույթների հետ: Այսպիսով, մենք պետք է գտնենք մեկ այլ մեթոդ, որը կարող է մեզ ապահովել ֆունկցիայի նվազագույն չափը՝ առանց ff' ածանցյալի բանաձևը գտնելու անհրաժեշտության:

Եկեք կառուցենք որոշ ինտուիցիա

Ենթադրենք, որ ունենք f ֆունկցիա՝ համապատասխան գրաֆիկով.

Graph 1

Սկսենք x0x_{0} պատահական կետից: Նպատակն է տեղափոխել այս կետը և այն ավելի ու ավելի մոտեցնել xx*-ին այնպես, որ f(f'(x*)=0) = 0: Այսպիսով, խնդիրը կարելի է բաժանել երկու մասի.

  • Ո՞ր ուղղությամբ պետք է տեղափոխենք xx կետը: Ձախ թե աջ.

-Որքա՞ն պետք է տեղափոխենք:

Ուղղությունը

Եկեք որոշ ինտուիցիա ձևավորենք առաջին հարցին պատասխանելու համար: Նայեք հետևյալ կետին.

Graph 2

Graph 3

Նշենք, որ.

  • երբ x0x_{0} կետը գտնվում է xx* օպտիմալ կետից աջ, նրա շոշափող գիծը բարձրանում է:

  • երբ x0x_{0} կետը գտնվում է xx* օպտիմալ կետից աջ, նրա շոշափող գիծը իջնում ​​է:

Գծի ուղղությունը որոշվում է նրա թեքության նշանով.

  • Գիծը բարձրանում է նթադրում\ենթադրում, aa թեքությունը դրական է:

  • Գիծն իջնում ​​է նթադրում\ենթադրում, aa թեքությունը բացասական է:

Նշեք, որ \

Որոշակի x0x_{0}-ի մի ֆունկցիայի շոշափող գծի թեքությունն ավելին չէ, քան f(x0)f'(x_{0}) կետի ածանցյալը:

tangent(x0):g(x)=f(x0).(xx0)+f(x0)tangent(x*{0}): g(x) = f'(x*{0}).(x-x*{0}) + f(x*{0})

Այսպիսով, որպես պատասխան հարցի «Որտե՞ղ տեղափոխենք x0x_{0}.

  • f(x0)<0f'(x_{0}) < 0     \implies x0x_{0} xx*     \implies-ի աջ կողմում Մենք պետք է x0x_{0}-ը տեղափոխենք ձախ:

  • f(x0)>0f'(x_{0}) > 0     \implies x0x_{0} դեպի ձախ xx*     \implies Մենք պետք է x0x_{0}-ը տեղափոխենք աջ:

Քայլերը

Հիմա երկրորդ հարցի համար՝ Որքա՞ն պետք է տեղափոխենք x0x_{0} ?

Նայեք հետևյալ օրինակներին.

Graph 4

Graph 5

Կարող ենք եզրակացնել, որ.

  • x0x_{0}-ը մոտ է xx* => շոշափողի թեքությունը փոքր է => f(x0)f'(x_{0}) փոքր է:

  • x0x_{0}-ը հեռու է xx* => շոշափողի թեքությունը մեծ է => f(x0)f'(x_{0}) մեծ է:

Պատասխանելով երկու հարցերին՝ մենք եզրակացրինք, որ միայն x0x_{0} կետի ածանցյալի իմացությունը կարող է մեզ շատ պատկերացում տալ x0x_{0} օպտիմալ կետի ուղղության և հեռավորության մասին:

Գրադիենտ վայրէջք

Գրադիենտ վայրէջքը նախորդ երկու հարցերի պատասխանների ձևակերպումն է։ Սա օպտիմիզացման կրկնվող ալգորիթմ է, որը մոտավոր է xx*-ի նվազագույն ֆունկցիան՝ սկսած x0x_{0} պատահական սկզբնական կետից: Ալգորիթմը ներկայացված է հետևյալ կերպ.

xn+1=xnlr×dfdx_nx*{n+1} = x*{n} - lr \times \frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x\_{n}}

որտեղ:

  • dfdxn\frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x*{n}}-ն ավելին չէ, քան ff-ի ածանցյալը xnx*{n} կետում:

  • lrlr-ը դրական հաստատուն է, որը որոշում է, թե որքան մեծ են լինելու քայլերը:

Ուշադրություն դարձրեք, որ.

  • xnx_{n}xx* => dfdxn>0\frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x_{n}} > 0 => xn+իաջկողմումէ1=xnդրականx_{n+-ի աջ կողմում է 1} = x_{n} - դրական => xnx_{n}-ը շարժվում է դեպի ձախ:

  • xnx_{n}-ը ձախ է xx* => dfdxn<0\frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x_{n}} < 0 => xn+1=xn+դրականx*{n +1} = x*{n} + դրական => xnx_{n}-ը շարժվում է աջ:

  • xnx_{n} մոտ xx* => dfdxn\frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x_{n}} մոտ 00 => Փոքր թարմացում մինչև xnx_{ n}.

Վիկտորինա

  • Ե՞րբ է գրադիենտ վայրէջքը դադարում կրկնվել.

  • Երբ xnx_{n}-ը բավականաչափ փոքր է:

  • Երբ xnx_{n}-ը մոտ է x0x_{0}-ին:

  • Երբ dfdx_n=0\frac{\mathrm{d} f}{\mathrm{d} x\_{n}} = 0 : XXX

  • Ինչպե՞ս ենք ընտրում x0x_{0}:

  • Մենք ընտրում ենք այն պատահականորեն: XXX

  • Մենք այն վերցնում ենք xnx_{n}-ի հարեւանությամբ:

  • Դա կախված է խնդրից։

  • Ինչու՞ է մեզ անհրաժեշտ գրադիենտ վայրէջք.

  • Որովհետև համակարգիչները բավականաչափ հզոր չեն ածանցյալները հաշվարկելու համար:

  • Որովհետև չափազանց դժվար է գտնել խորը ուսուցման մոդելների ածանցյալ բանաձևերը: XXX

  • Որովհետև գործառույթներն ունեն մեկից ավելի տեղական նվազագույն:


  • Վարպետ Data Science and AI Code Labs Academy-ի հետ: Միացեք մեր առցանց Bootcamp-ին. Հասանելի են ճկուն կես դրույքով և լրիվ դրույքով ընտրանքներ:*

Career Services background pattern

Կարիերայի ծառայություններ

Contact Section background image

Եկեք մնանք կապի մեջ

Code Labs Academy © 2025 Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են.