【CN110555851A】深度学习模型的优化方法【专利】

合集下载

如何在深度学习中优化模型

如何在深度学习中优化模型

如何在深度学习中优化模型深度学习技术已经成为人工智能领域的重要组成部分,它在图像识别、语言翻译、自然语言处理和语音识别等领域都取得了突破性的进展。

在深度学习中,优化模型是非常重要的一环。

本文旨在探讨如何在深度学习中优化模型,提高模型的性能和效率。

深度学习中的优化模型深度学习模型是由多个神经网络层组成的,每一层都包含多个神经元。

模型的优化是指通过训练数据对模型进行参数调整,使得模型的预测结果与实际结果尽可能接近。

在深度学习中,模型的优化是通过反向传播算法实现的。

反向传播算法是一种基于梯度下降的优化算法,通过不断地调整模型的权重和偏置值,来减小目标函数(即损失函数)的值。

在神经网络中,目标函数通常是一个关于权重和偏置的多元函数,因此,在优化模型时,需要对目标函数关于权重和偏置的偏导数进行计算,然后根据梯度下降的原理,对权重和偏置进行调整。

如何选择损失函数损失函数是一个非常重要的因素,它对模型的性能和效率有很大的影响。

在深度学习中,常用的损失函数包括平方误差损失函数、交叉熵损失函数、对数损失函数、Hinge损失函数、Softmax损失函数等等。

这些不同的损失函数针对不同的问题进行了优化。

举个例子,对于二分类问题,常用的损失函数是二分类交叉熵损失函数。

交叉熵损失函数在训练数据中将正确分类的样本的预测概率越大,错误分类的样本的预测概率越小。

这种损失函数的优化过程中不仅考虑了正确分类的情况,还考虑了错误分类的情况。

如何选择优化算法在深度学习中,常用的优化算法包括随机梯度下降(SGD)、动量优化(Momentum)、Adam、Adagrad等等。

这些不同的优化算法各有优缺点,需要根据具体的问题选择。

例如,SGD是一种常用的优化算法,它随机抽取一小部分训练集数据,并根据这些数据计算梯度,然后调整模型参数。

SGD算法简单易实现,但是会受到噪声数据的影响。

相较于SGD,Adam算法可以更好地避免陷入局部最优解。

Adam算法是一种基于梯度下降的随机优化算法,它将基于梯度下降的优化和自适应性学习率结合起来,进而实现更好的性能并学习更快的速度。

深度学习模型的训练与优化方法

深度学习模型的训练与优化方法

深度学习模型的训练与优化方法深度学习模型的训练和优化是实现良好性能的关键步骤。

随着深度学习在各个领域的广泛应用,提高模型训练的速度和性能成为一个热门研究方向。

本文将介绍几种常用的深度学习模型训练与优化方法,并分析它们的优缺点。

一、梯度下降法梯度下降法是目前最流行的深度学习模型训练和优化方法之一。

它通过计算模型参数的梯度来确定参数的更新方向,使得损失函数尽量减小。

梯度下降法通常分为批量梯度下降法(Batch Gradient Descent)、随机梯度下降法(Stochastic Gradient Descent)和小批量梯度下降法(Mini-batch Gradient Descent)。

批量梯度下降法使用全部训练样本进行参数更新,随机梯度下降法仅使用一个样本进行更新,而小批量梯度下降法则使用一小部分样本进行更新。

梯度下降法具有较低的计算复杂度和较好的收敛性,但也存在一些问题。

首先,梯度下降法容易陷入局部最优解,而无法找到全局最优解。

为了解决这个问题,研究者们提出了一些改进的方法,如随机梯度下降法的变种(如Adam和Adagrad)以及带动量的梯度下降法(Momentum Gradient Descent)等。

二、学习率调整学习率是梯度下降法中一个重要的超参数,决定了模型参数更新的步长。

学习率较大会导致模型在优化过程中震荡不收敛,而学习率较小则会导致收敛速度较慢。

因此,合理调整学习率对训练和优化模型非常重要。

学习率调整的方法有很多种,常用的有固定学习率、衰减学习率和自适应学习率。

固定学习率简单直观,但需要手动选择一个合适的学习率,不具备自适应性。

衰减学习率在训练过程中逐渐减小学习率,可以加快收敛速度。

自适应学习率根据模型训练的进程自动调整学习率,常见的自适应学习率算法有Adagrad、RMSprop和Adam等。

三、正则化深度学习模型的训练中常常出现过拟合的问题,为了解决过拟合,可以使用正则化方法。

深度学习中的模型优化技巧

深度学习中的模型优化技巧

深度学习中的模型优化技巧深度学习是当今最热门的人工智能领域之一,它在诸多任务上取得了令人瞩目的成果。

然而,深度学习模型存在着许多挑战,包括训练时间长、过拟合问题以及收敛困难等。

为了克服这些问题,研究人员和工程师们提出了许多模型优化技巧。

本文将介绍一些常见的深度学习模型优化技巧,帮助读者更好地理解和应用这些方法。

1. 数据预处理在深度学习任务中,数据预处理是一个重要的步骤。

良好的数据预处理可以有效地提高模型的性能和收敛速度。

数据预处理的步骤包括数据清洗、数据规范化和特征选择等。

数据清洗主要是处理缺失值、异常值和噪声等,以保证数据的质量和完整性。

数据规范化的目的是将数据转化为统一的规范形式,例如将数据缩放到指定的范围内,或者将数据进行归一化处理。

特征选择则是从原始数据中选择出对模型预测有重要意义的特征。

2. 激活函数选择激活函数在深度学习中起到一个很重要的作用,它将输入的信息映射为输出。

常见的激活函数有sigmoid、ReLU、tanh等。

合理选择激活函数可以提高模型的表达能力和训练的速度。

例如,ReLU激活函数在解决梯度消失问题上具有很好的效果,因此在深度学习中广泛使用。

而sigmoid函数则常用于处理二分类问题。

3. 损失函数设计损失函数是衡量模型预测结果与真实值之间差异的指标。

常见的损失函数有均方误差(MSE)、交叉熵等。

选择合适的损失函数可以提高模型的性能。

例如,在二分类问题中,交叉熵损失函数通常比MSE损失函数更适用。

4. 学习率调整学习率是控制训练过程中参数更新速度的超参数。

合适的学习率可以加快模型的收敛速度,而过大或过小的学习率都会导致训练效果不佳。

在实际应用中,可以使用学习率调度器逐渐减小学习率,以提高模型的收敛性能。

常见的学习率调整策略包括指数衰减、余弦退火等。

5. 参数初始化参数初始化对于深度学习模型的性能影响重大。

不合理的参数初始化可能导致训练过程不稳定,或者收敛到局部最优解。

深度学习模型的优化策略与算法

深度学习模型的优化策略与算法

深度学习模型的优化策略与算法深度学习模型在当今人工智能领域的广泛应用已成为趋势,但模型训练过程中面临的挑战也是不可忽视的。

深度学习模型的优化策略和算法起着关键作用,能够有效地提高模型的性能和准确率。

在本文中,我们将探讨一些常见的深度学习模型的优化策略与算法。

首先,我们将介绍梯度下降算法。

梯度下降算法是一种常用的优化算法,通过最小化损失函数来更新模型的参数。

具体而言,梯度下降算法通过计算损失函数对参数的偏导数来确定模型参数的变化方向,然后按照一定的学习率进行参数更新。

这种迭代更新的过程将损失函数的值逐渐降低,从而使模型逐渐达到最优状态。

在实际应用中,梯度下降算法有多种变体,如批量梯度下降、随机梯度下降和小批量梯度下降等,这些算法在不同的场景中有不同的适用性和性能。

其次,我们将介绍更为高级的优化算法,如动量法和自适应学习率算法。

动量法是一种在梯度下降算法基础上进行改进的方法,它引入了一个动量项,用来加速参数的更新过程。

动量法通过累积之前的梯度信息来平滑梯度更新的方向,从而降低了参数更新的震荡程度,加快了模型训练的速度。

自适应学习率算法则是根据损失函数的变化情况自适应地调整学习率的算法。

常见的自适应学习率算法有Adagrad、Adadelta和Adam等。

这些算法通过根据梯度对学习率进行自适应的调整,可以在不同的模型和数据集上展现出良好的性能。

另外,我们还将介绍正则化方法。

正则化是一种常用的优化策略,用来解决深度学习模型过拟合的问题。

过拟合指的是模型在训练集上表现很好,但在测试集上表现不佳的情况。

正则化方法通过在损失函数中增加一个正则项来约束模型的复杂度,从而降低过拟合的风险。

常见的正则化方法有L1正则化和L2正则化,它们分别通过对参数的绝对值和平方值进行惩罚,减小了模型的过拟合倾向。

此外,我们还将讨论一些提高深度学习模型性能的其他优化策略。

其中包括数据增强、批标准化和残差连接等技术。

数据增强是一种通过对原始数据进行变换来增加训练样本数量的方法,可以有效地提高模型的泛化能力。

深度学习中的模型优化方法

深度学习中的模型优化方法

深度学习中的模型优化方法深度学习是一种以神经网络为基础的机器学习方法,已经成为人工智能领域的重要分支。

在深度学习中,提高模型的性能通常需要进行模型的优化,以便在训练数据上取得更好的结果。

在本文中,我们将讨论深度学习中的模型优化方法。

一、损失函数在深度学习中,我们需要优化一个损失函数,以便在训练数据上得到更好的结果。

损失函数可以看作是一个衡量模型在某个任务上表现的指标,通过最小化损失函数,可以使模型在这个任务上表现更好。

常见的损失函数包括均方误差、交叉熵损失、负对数似然损失等等。

选择合适的损失函数通常需要考虑所要解决的任务、模型的结构以及数据的特征等因素。

二、梯度下降梯度下降是一种常用的模型优化方法。

它利用损失函数关于模型参数的梯度信息来更新模型参数,以使得损失函数不断减小。

具体地,梯度下降算法的更新规则如下:θ<sub>t+1</sub> = θ<sub>t</sub> -α∇<sub>θ</sub>L(θ<sub>t</sub>)其中,θ表示模型的参数,L表示损失函数,α表示学习率,∇<sub>θ</sub>L(θ<sub>t</sub>)表示损失函数关于θ在点θ<sub>t</sub>处的梯度。

梯度下降算法是一种迭代算法,每次更新参数时都需要计算梯度。

当损失函数是凸的时,梯度下降可以保证收敛到全局最优解。

但当损失函数是非凸时,梯度下降可能会陷入局部最优解。

三、随机梯度下降随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent,SGD)是一种变种的梯度下降方法。

与梯度下降每次都需要计算所有样本的梯度不同,SGD每次只计算一个样本的梯度,然后更新模型参数。

SGD的更新规则如下:θ<sub>t+1</sub> = θ<sub>t</sub> -α∇<sub>θ</sub>L(θ<sub>t</sub>, x<sub>i</sub>, y<sub>i</sub>)其中,(x<sub>i</sub>, y<sub>i</sub>)表示训练集中的一个样本。

深度学习模型常用优化算法介绍

深度学习模型常用优化算法介绍

深度学习模型常用优化算法介绍深度学习是人工智能领域中一个非常热门的话题,其已经被广泛应用于图像处理、自然语言处理和语音识别等领域,深度学习算法的进步也使得这些领域有了更多的突破性进展。

然而,通过深度学习构建的神经网络通常有着非常复杂的结构,其参数数量十分庞大,因此如何进行高效的优化是深度学习研究的一个关键领域。

本文将从深度学习优化的角度,介绍几种常用的深度学习优化算法。

一、梯度下降法将梯度下降法作为深度学习模型优化的开篇,是因为梯度下降法非常基础而且常用,作为基准方法常常用来比较新算法的性能。

梯度下降法的思路是:通过计算误差函数对模型参数的梯度,然后通过该梯度对参数值进行更新,不断迭代直至误差趋近于最小值。

在优化过程中,需要指定学习率这一超参数,例如,将学习率设置得太小会导致训练收敛到局部最小值,而学习率太大则可能导致误差函数在最小点附近来回振荡,无法稳定收敛。

二、动量法动量法是另一种非常常用的优化算法,其基本思想是在进行梯度下降的同时,利用物理学中的动量,累计之前的梯度以平滑参数更新。

具体而言,动量法引入了一个动量变量 v,它会保留之前的梯度方向,并在当前梯度方向上进行加速。

通过这种方式,能够加快梯度下降的速度,避免在减速时被卡住。

不过需要注意的是,如果超参数设置不恰当,动量法可能会导致优化过程高速偏移。

三、Adam算法Adam算法是梯度下降算法的一种变种,其利用了人工神经网络的特殊结构,并结合动量法和RMSprop的思想得到了非常广泛的应用。

Adam算法除了使用梯度信息之外,还考虑了之前的梯度变化,利用一个动态调整的学习率去更新网络中的参数。

除此之外,Adam算法还考虑了梯度方差和均值的指数加权平均值来调整学习率,因此其有着比较快的收敛速度和一定的鲁棒性。

四、RMSprop算法RMSprop算法和Adam算法类似,也是一种自适应学习率算法。

它改变了Adagrad算法中对学习率逐步变小的方式,引入了对梯度平方的指数加权平均。

人工智能领域深度学习模型优化方法

人工智能领域深度学习模型优化方法

人工智能领域深度学习模型优化方法在人工智能领域中,深度学习模型是一种重要的技术手段,它通过模拟神经网络的结构和功能来实现智能化的学习和决策过程。

然而,由于深度学习模型的复杂性和计算量大的特点,模型的优化成为了研究和应用中的一个关键问题。

本文将介绍人工智能领域中深度学习模型的优化方法。

一、梯度下降算法梯度下降算法是最常用的深度学习模型优化方法之一。

它的基本思想是通过计算目标函数对模型参数的梯度,然后按照梯度的反方向更新参数,从而不断逼近最优解。

梯度下降算法分为批量梯度下降(Batch Gradient Descent)、随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent)和小批量梯度下降(Mini-Batch Gradient Descent)三种形式。

批量梯度下降算法在每一次迭代中都使用训练集中的所有样本进行更新,计算量大但稳定性较好。

随机梯度下降算法在每一次迭代中只使用一个样本进行更新,计算量小但不够稳定。

小批量梯度下降算法介于两者之间,每次迭代使用一部分样本进行更新。

二、学习率调整策略学习率是梯度下降算法中一个重要的超参数,它决定了更新参数的步长。

合适的学习率可以加快模型的收敛速度,但学习率太大会导致震荡不收敛,学习率太小则收敛速度过慢。

因此,选择合适的学习率调整策略对模型优化至关重要。

常见的学习率调整策略包括固定学习率、衰减学习率和自适应学习率。

固定学习率即在整个训练过程中保持不变,适用于简单的优化问题。

衰减学习率通过在训练过程中逐渐减小学习率的数值,来降低模型震荡和过拟合的风险。

自适应学习率根据模型在不同参数方向上的梯度大小来自动调整学习率的数值,常见的自适应学习率算法有AdaGrad、RMSprop和Adam。

三、正则化方法深度学习模型容易发生过拟合现象,即在训练集上表现良好但在测试集上表现较差。

为了避免过拟合,正则化方法被引入到模型的优化过程中。

正则化方法主要包括L1正则化、L2正则化和Dropout。

深度学习算法的优化方法

深度学习算法的优化方法

深度学习算法的优化方法深度学习算法作为人工智能领域的重要分支之一,已经在各个领域取得了显著的进展。

然而,由于深度学习模型的复杂性和参数量的庞大,导致训练过程中面临着许多挑战。

本文旨在探讨深度学习算法的优化方法,以提高其训练效率和性能。

一、梯度下降法及其改进梯度下降法是深度学习算法中最常用的优化方法之一。

其基本思想是通过计算损失函数对模型参数的梯度,并根据梯度的方向更新参数,以使损失函数不断减小。

然而,传统的梯度下降法存在许多问题,如容易陷入局部最优解、收敛速度慢等。

为了克服这些问题,研究人员提出了多种改进的梯度下降法。

其中,动量法是一种常用的改进方法之一。

动量法引入了一个动量项,用于加速参数更新的速度。

通过累积之前的梯度信息,动量法能够在参数更新过程中获得更多的动力,加快收敛速度,并且能够跳出局部最优解。

此外,自适应学习率算法也是梯度下降法的一个重要改进方向。

自适应学习率算法通过根据参数的历史梯度信息来自适应地调整学习率,以保证在参数空间中能够更好地收敛。

常见的自适应学习率算法包括AdaGrad、RMSprop和Adam等。

二、正则化方法在深度学习中,过拟合是一个常见的问题。

为了解决过拟合问题,正则化方法被广泛采用。

正则化方法的基本思想是为模型的损失函数添加一个正则化项,用于惩罚模型复杂度,以避免过拟合。

L1正则化和L2正则化是深度学习中常用的正则化方法。

L1正则化通过在损失函数中添加模型参数的L1范数,使得模型参数稀疏化,从而降低模型的复杂度。

而L2正则化通过在损失函数中添加模型参数的L2范数,使得模型参数的值趋于较小的值,防止过拟合。

此外,还有一些其他的正则化方法,如Dropout和Batch Normalization等。

Dropout方法在训练过程中随机丢弃一部分神经元,以减少神经元之间的依赖关系,从而增加模型的泛化能力。

Batch Normalization方法则通过对每个批次的输入进行规范化,加速模型的训练过程,并且能够一定程度上克服梯度消失和梯度爆炸的问题。

深度学习算法的优化方法

深度学习算法的优化方法

深度学习算法的优化方法深度学习是人工智能领域中重要的研究方向之一,它通过模拟人脑神经网络的工作原理,实现了很多前所未有的成果。

然而,深度学习算法在应用中普遍面临着复杂模型、高计算复杂度和大数据量等问题。

为了克服这些挑战,研究人员提出了多种优化方法。

本文将通过介绍几种常见的深度学习算法优化方法,旨在提高深度学习模型的性能和效率。

一、梯度下降法梯度下降法是深度学习中最基础的优化方法之一。

其核心思想是通过不断迭代来调整模型参数,使损失函数达到最小值。

梯度下降法分为批量梯度下降法(Batch Gradient Descent,BGD)、随机梯度下降法(Stochastic Gradient Descent,SGD)和小批量梯度下降法(Mini-Batch Gradient Descent,MBGD)三种形式。

BGD算法通过计算所有样本的损失函数梯度来更新参数,但由于需要计算所有样本的梯度,计算效率较低。

SGD算法每次只使用一个样本来计算梯度,计算速度快但容易受到样本的选择影响。

MBGD算法则是在BGD和SGD之间的折中方式,每次使用一小批样本来计算梯度,权衡了计算效率和稳定性。

二、动量法梯度下降法在更新参数时存在一定的问题,比如收敛速度慢、易陷入局部最优等。

为了解决这些问题,动量法(Momentum)被引入。

动量法通过引入动量项来加速梯度下降的过程。

动量项可以看作是模拟了小球在损失函数曲面上滚动的速度和方向。

动量法可以有效地加快收敛速度,避免陷入局部最优。

三、自适应学习率方法梯度下降法在训练过程中需要手动设定学习率,但不同的问题可能需要不同的学习率,因此学习率的设置很关键。

而自适应学习率方法通过自动调整学习率来优化模型。

一种常用的自适应学习率方法是AdaGrad算法。

AdaGrad算法基于梯度的历史信息来调整学习率。

具体而言,AdaGrad算法会为每个参数维护一个学习率,并根据该参数在训练过程中的梯度情况来适应性地调整学习率。

深度学习模型优化方法综述及时效性分析

深度学习模型优化方法综述及时效性分析

深度学习模型优化方法综述及时效性分析随着深度学习技术的不断发展,深度学习模型在各个领域的应用得到了广泛的关注和应用。

然而,深度学习模型的训练和优化过程通常需要大量的计算资源和时间。

为了提高深度学习模型的性能和效率,研究人员提出了许多优化方法。

本文对深度学习模型的优化方法进行综述,并对这些方法的时效性进行分析。

深度学习模型的优化方法可以分为两大类:传统优化方法和基于自适应学习率的优化方法。

传统优化方法包括随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent,SGD)、批量梯度下降(Batch Gradient Descent,BGD)和小批量梯度下降(Mini-Batch Gradient Descent,MBGD)等。

这些方法通过逐步迭代地调整模型参数,使得损失函数的值不断减小,从而提高模型的性能。

然而,传统优化方法的缺点是在训练过程中容易陷入局部最优解,并且收敛速度较慢。

为了克服传统优化方法的缺点,研究人员提出了基于自适应学习率的优化方法,如动量优化(Momentum)、Adagrad、RMSProp和Adam等。

这些方法通过根据梯度的历史信息自适应地调整学习率,从而加快优化的速度,并且能够更好地克服局部最优解的问题。

相比于传统优化方法,基于自适应学习率的优化方法能够更快地收敛,同时在一些复杂的问题上取得更好的性能。

此外,最近还有一些新的优化方法被提出,如Nesterov Accelerated Gradient (NAG)、Adaptive Moment Estimation(Adamax)和Nadam等。

这些方法在基于自适应学习率的优化方法的基础上进行改进,进一步提高了模型的性能和效率。

针对深度学习模型的优化方法,其时效性主要通过以下几个方面进行分析:首先,优化方法的时效性取决于其在模型训练过程中所需的计算资源和时间。

由于深度学习模型通常具有大量的参数和复杂的结构,因此优化方法需要对这些参数进行大量的计算和更新操作。

人工智能深度学习模型优化方法

人工智能深度学习模型优化方法

人工智能深度学习模型优化方法在人工智能领域,深度学习模型是一种强大的工具,它可以通过大量的数据进行训练,从而提高预测和决策的准确性。

然而,由于深度学习模型的复杂性和参数量庞大,训练和优化这些模型变得异常困难。

因此,研究人员和工程师一直在探索和提出各种优化方法,以改善深度学习模型的性能。

本文将介绍几种常见的人工智能深度学习模型优化方法。

一、参数初始化深度学习模型的参数初始化对于优化模型的性能至关重要。

合适的参数初始化可以帮助模型更快地收敛,并且减少梯度消失和梯度爆炸的问题。

常用的参数初始化方法包括随机初始化、Xavier初始化和He初始化。

随机初始化是最简单的初始化方法,它随机地从一个特定的分布中初始化模型的参数。

而Xavier初始化和He初始化基于参数的输入和输出的维度来选择合适的初始化范围,从而更好地适应不同类型的激活函数。

二、学习率调整学习率是深度学习优化算法中的一个重要超参数,它决定了参数在每次迭代中的更新量。

选择合适的学习率可以帮助模型更好地收敛并避免陷入局部最优解。

一种常用的学习率调整方法是学习率衰减,通过在训练过程中逐渐降低学习率来细化参数更新的幅度。

还有一种常用的学习率调整方法是自适应学习率,例如Adagrad、RMSprop和Adam等优化算法,它们可以根据参数的历史梯度动态地调整学习率。

三、正则化方法正则化是一种有效的方法,用于控制深度学习模型的过拟合问题。

常用的正则化方法包括L1正则化、L2正则化和Dropout。

L1正则化通过在损失函数中引入参数的绝对值之和,促使模型学习到稀疏的权重矩阵。

L2正则化通过在损失函数中引入参数的平方和,促使模型学习到较小的权重值。

Dropout是一种在训练过程中随机丢弃一部分神经元的方法,可以降低模型的复杂性,并减少过拟合的风险。

四、批归一化批归一化是一种用于深度学习模型的优化技术,通过对输入数据进行归一化处理,可以加快训练速度并增强模型的泛化能力。

一种计算深度学习模型运行资源的最优化方法[发明专利]

一种计算深度学习模型运行资源的最优化方法[发明专利]

专利名称:一种计算深度学习模型运行资源的最优化方法专利类型:发明专利
发明人:张校,方徐伟,张帅,徐小龙,谢巍盛
申请号:CN202011387551.X
申请日:20201202
公开号:CN112380019A
公开日:
20210219
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种计算深度学习模型运行资源的最优化方法,包括以下步骤:S1.获取计算平台的各项资源;S2.获取模型在计算平台上运行的约束条件,如神经网络迭代一次的时间T;S3.获取深度学习模型的计算量F和访存量M,计算模型的计算强度I,I=F/M;S4.以成本函数Cost(x)和资源利用率函数Util(x)为目标函数,列出模型运行的约束条件;S5.利用Pareto优化算法对步骤S4中的多目标优化问题进行求解。

本发明提出了一种计算深度学习模型运行资源的最优化方法,能够在满足计算指标的情况下,最优化选择运行资源利用率最高及成本最低的方案。

申请人:天翼电子商务有限公司
地址:102200 北京市昌平区未来科技城南区中国电信集团公司院内
国籍:CN
更多信息请下载全文后查看。

一种基于数据防御的深度学习模型优化方法[发明专利]

一种基于数据防御的深度学习模型优化方法[发明专利]

专利名称:一种基于数据防御的深度学习模型优化方法专利类型:发明专利
发明人:陈振宇,顾逸飞,吕军,刘佳玮
申请号:CN202010712774.2
申请日:20200723
公开号:CN111881027A
公开日:
20201103
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种基于数据防御的深度学习模型优化方法,在应对不同的对抗样本攻击方法时,都能找到比较有效的防御手段。

为了针对对抗样本攻击方法优化模型,数据层面的防御策略主要通过在训练阶段将对抗样本注入训练数据集后重新训练模型,或预测阶段对样本进行修改,进行重建并将转换后的对抗样本输入到原模型来进行预测。

利用开源对抗样本生成工具对待测模型以及目标数据集生成对抗样本,比较生成对抗样本前后模型在指定数据集上的成功率。

申请人:深圳慕智科技有限公司
地址:518057 广东省深圳市南山区粤海街道高新区社区高新南九道10号深圳湾科技生态园10栋903A
国籍:CN
更多信息请下载全文后查看。

如何利用深度学习技术进行模型优化

如何利用深度学习技术进行模型优化

如何利用深度学习技术进行模型优化深度学习技术已经成为机器学习领域的重要工具,它通过多层次的神经网络结构对复杂的数据进行建模和分析。

而在实际应用中,如何优化深度学习模型的性能成为一个关键问题。

本文将探讨如何利用深度学习技术进行模型优化,从而提高模型的准确性和效率。

首先,选择适当的神经网络结构是模型优化的重要一步。

深度学习模型通常由多个层次的神经网络组成,每一层都有一定数量的神经元。

不同的问题可能需要不同的网络结构。

例如,处理图像分类问题时,常用的网络结构包括卷积神经网络(CNN),而处理自然语言处理问题时,递归神经网络(RNN)或Transformer模型可能更适合。

选择适当的网络结构有助于提高模型的性能。

其次,数据预处理是模型优化的关键一环。

深度学习模型对数据的质量和量进行敏感。

因此,在训练模型之前,需要对原始数据进行预处理,包括数据清洗、特征提取或变换等。

数据清洗可以去除异常值和噪声,以保证模型的稳定性和准确性。

特征提取和变换可以将原始数据转化为更有用的表示,从而提高模型对输入数据的理解和判断能力。

另外,模型调优是深度学习模型优化过程中的一个关键步骤。

模型调优可以包括参数调优和超参数调优。

参数调优涉及调整模型的权重和偏差,以使模型能够更好地拟合训练数据。

超参数调优则是调整模型的结构和学习率等超参数,以使模型具有更好的泛化能力。

为了更高效地进行模型调优,可以使用优化算法(如梯度下降)和自动调参工具(如网格搜索和随机搜索)。

此外,正则化技术也是模型优化中常用的技巧之一。

正则化可以防止模型出现过拟合现象,提高模型的泛化能力。

常见的正则化技术包括L1和L2正则化、Dropout和增强学习等。

L1和L2正则化通过在损失函数中引入正则化项,限制模型参数的大小,减少模型的复杂度。

Dropout方法随机地丢弃一部分神经元,以减少神经元之间的依赖,提高模型的鲁棒性。

增强学习则通过与环境进行交互,动态调整模型的权重,以适应不同的任务需求。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
( 57 )摘要 本发明提供了一种深度学习模型的优化方
法,包括:根据分割特征和分类特征,得到联合损 失 ;以 及根据所述联合 损失 ,对深度学 习模型进 行优化。本发明能够有效地利用全局分类信息来 调整局部分割区域的分割结果,有效地避免了相 似类别之间容易混淆的问题。
权利要求书2页 说明书7页 附图2页
2
CN 110555851 A
权 利 要 求 书
2/2 页
存储器 ,配置 用于存储机器可读指令 ,所述指令在由所述处理器执行时 ,使得所述处理 器执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。
11 .一种包括指令的计算机可读存储介质,所述指令在被处理器执行时使得所述处理 器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
其中,lcls-seg表示联合损失, 是图像中不包含的类别的集合, 是 的大小,l{·}是
指示函数,yk==0表示图像中不包含第k类像素,qk表示第k类在图像中出现的概率,γ是用 于控制损失权重的超参数,pjk是第j个像素属于第k类的概率,M×N表示图像大小,K为类别 数。
7 .一种图像分割方法,包括: 根据深度学 习模型对图 像进行分 割 ,其中 ,所述深度学 习模型是根据联合 损失进行优 化的 ,所述联合损失是根据分割特征和分类特征得到的。 8 .一种深度学习模型的优化装置,包括: 联合损失模块,被配置为根据分割特征和分类特征得到联合损失; 优化模块,被配置为根据所述联合模块对深度学习模块进行优化。 9 .一种图像分割装置,包括: 分割模块 ,被配置为根据深度学习模型对图 像进行分割 ,其中 ,所述深度学习模型是根 据联合损失进行优化的 ,所述联合损失是根据分割特征和分类特征得到的。 10 .一种电子设备,包括: 处理器;以及
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910103439 .X
(22)申请日 2019 .01 .31
( 66 )本国优先权数据 201810546215 .1 2018 .05 .30 CN
(71)申请人 北京三星通信技术研究有限公司 地址 100028 北京市朝阳区太阳宫中路12 号楼15层1503 申请人 三星电子株式会社
(72)发明人 刘颖璐 李春阳 刘子坤 熊君君
(74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021
代理人 李敬文
(51)Int .Cl . G06T 7/11(2017 .01)
(10)申请公布号 CN 110555851 A (43)申请公布日 2019.12.10
( 54 )发明 名称 深度学习模型的优化方法
3
CN 110555851 A
说 明 书
1/7 页
深度学习模型的优化方法
技术领域 [0001] 本发明涉及图像处理技术领域,具体地涉及一种用于图像分割的方法和计算机可 读存储介质。
背景技术 [0002] 计算 机 视 觉 广泛的 应 用在人 工 智能 (AI) 领 域 ,大 体上 可以 划分 为图 像分 类 (image-level) 、目标检测 (region-level) 和语义分割 (pixel-level) 三大方向。相比 较而 言 ,语义分割是最具挑战性的 ,因为它需要对每个像素进行分类 ,而如果获知了每个像素的 类别 ,则可以 轻易的得到图像以 及region的标签label。语义分割的应 用是十分广泛的 ,是 许多AI应 用的 基础技术 ,比 如无人驾驶 ,虚拟试装、智能机器人等。深度学 习作为现在语义 分割的主流技术,无论在性能还是速度上都取得了极大的提升,然而相比较分类和检测,分 割性能还有很大的提升空间,还有很大的潜力有待挖掘。 [0003] 分割问题需要对每个像素点进行分类,故在网络中分辨率不能降低太多,否则会 带来性能的 直接损失 ,然而这也导致了分 割网络更关注图 像局部信息 ,对全局信息的 涵盖 不够。所以对于某些局部表观特征很相似的类别,比如猫、狗的局部区域,连衣裙、短裙的局 部区域 ,看上去是非常相似的 ,这个时候如果只看局部 ,即使人类也是很难区分的。但是如 果从全图看,就非常容易区分。然而现有的分割网络对全局信息的涵盖还不够,即使有些算 法包含了全局信息,也只是特征层面的融合,而没有在损失函数中直接体现,这种指导是不 够直接的。 [0004] 现有技术主要从两个方面解决:1)采用更强大的网络,提取更高级的特征,来提升 每个像素点语义分类的准确度,比如基础网络从VGG,升级到ResNet,再到Xception等,随着 基础网络的提升 ,分割性能也在随之提升。但是受限 于计算资源 ,网络加深的同时 ,带来了 空间 信息的 损失 ,导致边界不够准确。2) 结合多尺度的特征 ,从而既 保留 局部信息 ,又能扩 大感知野,看到更全局的统计信息,比如PSPNet采用多尺度池化(pooling)的方式,Deeplab 采 用ASPP结构获得不同 尺度的 特征。然而这 种结合只是特征层面的 结合 ,并没有给出直接 的指导关系。 [0005] 本发明的目的就是能够更有效地利用全局信息,从损失函数的层面将全局信息和 局部信息结合,从而提升分割精度,减少类间混淆。
CN 11055585要 求 书
1/2 页
1 .一种深度学习模型的优化方法,包括: 根据分割特征和分类特征,得到联合损失;以及 根据所述联合损失,对深度学习模型进行优化。 2 .根据权利要求1所述的方法,所述分类特征包括各类的置信度,所述根据分割特征和 分类特征,得到联合损失包括: 根据所述分类特征,得到各类的置信度; 根据所述分割特征,得到所述各类的分割损失; 根据所述各类的置信度,对所述各类的分割损失的权重进行调整,得到所述联合损失。 3 .根据权利要求1所述的方法,还包括根据所述分割特征得到分割损失,根据所述分类 特征得到分类损失,所述对深度学习网络进行优化包括: 根据所述分割损失、所述分类损失和所述联合损失,得到总的损失; 根据所述总的损失,对深度学习网络进行优化。 4 .根据权利要求1所述的方法,还包括: 对基础特征进行分割处理,得到所述分割特征; 对基础特征进行分类处理,得到所述分类特征。 5 .根据权利要求1所述的方法,还包括: 根据分割特征得到分割损失,根据分类特征得到分类损失; 根据所述分割损失和/或分类损失,对所述深度学习网络进行优化。 6 .根据权利要求1所述的方法,其中所述联合损失根据以下公式计算:
相关文档
最新文档