Giảm dần độ dốc ngẫu nhiên

Giảm độ dốc ngẫu nhiên (SGD) là một thuật toán tối ưu hóa thường được sử dụng trong học máy và khoa học dữ liệu. Đó là một cách tiếp cận lặp đi lặp lại được sử dụng để giảm thiểu một hàm, điển hình là hàm chi phí, theo các bước cụ thể. Hàm chi phí được sử dụng để đo lường mức độ phù hợp của các dự đoán của mô hình với các giá trị thực tế. Không giống như các kỹ thuật tối ưu hóa khác, SGD chỉ sử dụng một mẫu huấn luyện (hoặc một loạt dữ liệu) ở mỗi bước. Với SGD, mô hình được cải tiến qua mỗi lần lặp, dần dần đưa độ suy hao của mô hình đến gần giá trị mong muốn hơn.

Thuật toán hoạt động bằng cách thực hiện các bước nhỏ để tìm mức tối thiểu của hàm. Điều này được thực hiện theo hai bước: đầu tiên, ước tính độ dốc cục bộ của hàm chi phí được thực hiện ở các giá trị tham số hiện tại. Điều này sau đó được sử dụng để cập nhật một cách thích hợp các tham số của mô hình. Ý tưởng đằng sau SGD là lặp lại hai bước này cho đến khi các tham số hội tụ (tức là chúng đạt đến điểm mà việc cập nhật thêm sẽ không dẫn đến bất kỳ cải thiện nào về việc mất mô hình).

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng SGD rất nhạy cảm với việc lựa chọn tham số tốc độ học. Tốc độ học xác định kích thước của các bước được thực hiện trong mỗi lần lặp - quá nhỏ và quá trình tối ưu hóa sẽ mất quá nhiều thời gian, trong khi quá lớn và thuật toán có thể bỏ lỡ mức tối thiểu. Vì vậy, người dùng cần cẩn thận khi đặt tốc độ học vì việc đặt sai tốc độ học có thể dẫn đến kết quả kém hơn.

SGD được sử dụng rộng rãi cho các mô hình huấn luyện như mạng nơ-ron và máy vectơ hỗ trợ. Bởi vì nó có thể dễ dàng điều chỉnh để chạy trên máy tính hoặc cụm máy tính, nên nó là một lựa chọn phổ biến để đào tạo dữ liệu phân tán. Ngoài ra, SGD là một cách hiệu quả để huấn luyện nhiều mô hình khác nhau mà không cần quá nhiều bộ nhớ.

Nhìn chung, giảm độ dốc ngẫu nhiên là một phương pháp tối ưu hóa mạnh mẽ và hiệu quả được sử dụng trong khoa học dữ liệu và học máy. Mặc dù khó có thể tinh chỉnh các thông số nhưng hiệu suất được cải thiện của các mô hình đạt được thông qua SGD thường khiến nỗ lực này trở nên xứng đáng.