Trung bình 0 đã giải Tỷ lệ chấp nhận 0%

Adam Optimizer

Implement Adam, the default optimizer for deep learning, with moving averages and bias correction.

Bạn sẽ học được gì

  • Track first and second moment averages
  • Apply bias correction in early steps
  • Implement the default deep learning optimizer

Đề bài

Xem bản dịch

Adam keeps two moving averages per weight, of the gradient (m) and of the squared gradient (v), and uses them to give each weight its own step size.

Start with m = 0 and v = 0 for every weight. For each step t = 1, 2, 3, … with gradient g:

  1. m ← beta1 × m + (1 - beta1) × g
  2. v ← beta2 × v + (1 - beta2) × g²
  3. m̂ = m / (1 - beta1ᵗ) and v̂ = v / (1 - beta2ᵗ) (bias correction)
  4. w ← w - learning_rate × m̂ / (√v̂ + epsilon)

Implement adam_steps(gradients, weights, learning_rate, beta1, beta2, epsilon), applying one update per row of gradients, in order.

Input

gradients: One row per step; each row has one gradient per weight.

weights: The starting weights.

learning_rate, beta1, beta2, epsilon: Adam's hyperparameters (commonly 0.001, 0.9, 0.999 and 0.00000001).

Output

Return the weights after all steps.

Ràng buộc

0 ≤ steps ≤ 1,000, 1 ≤ weights ≤ 100

0 < learning_rate ≤ 1, 0 ≤ beta1, beta2 < 1, 0 < epsilon ≤ 0.001

-100 ≤ each value ≤ 100

Ví dụ

Ví dụ 1
Đầu vào:
beta1 = 0.9
beta2 = 0.999
epsilon = 1.0e-08
weights = [1.0]
gradients = [
    [2.0]
]
learning_rate = 0.1

Kết quả mong đợi:
expected = [0.9]
Đầu vào:
double beta1 = 0.9;
double beta2 = 0.999;
double epsilon = 1.0e-08;
std::vector<double> weights = {1.0};
std::vector<std::vector<double>> gradients = {
    {2.0}
};
double learning_rate = 0.1;

Kết quả mong đợi:
std::vector<double> expected = {0.9};
Đầu vào:
double beta1 = 0.9;
double beta2 = 0.999;
double epsilon = 1.0e-08;
double[] weights = new double[] {1.0};
double[][] gradients = new double[][] {
    new double[] {2.0}
};
double learning_rate = 0.1;

Kết quả mong đợi:
double[] expected = new double[] {0.9};

Giải thích

m = 0.1 × 2 = 0.2 and v = 0.001 × 4 = 0.004. Bias correction gives m̂ = 0.2 / 0.1 = 2 and v̂ = 0.004 / 0.001 = 4, so the step is 0.1 × 2 / √4 = 0.1: w = 0.9. On its first step Adam moves each weight by about the learning rate, whatever the gradient's size.

Ví dụ 2
Đầu vào:
beta1 = 0.9
beta2 = 0.999
epsilon = 1.0e-08
weights = [0.0, 0.0]
gradients = [
    [100.0, 0.01]
]
learning_rate = 0.01

Kết quả mong đợi:
expected = [-0.01, -0.01]
Đầu vào:
double beta1 = 0.9;
double beta2 = 0.999;
double epsilon = 1.0e-08;
std::vector<double> weights = {0.0, 0.0};
std::vector<std::vector<double>> gradients = {
    {100.0, 0.01}
};
double learning_rate = 0.01;

Kết quả mong đợi:
std::vector<double> expected = {-0.01, -0.01};
Đầu vào:
double beta1 = 0.9;
double beta2 = 0.999;
double epsilon = 1.0e-08;
double[] weights = new double[] {0.0, 0.0};
double[][] gradients = new double[][] {
    new double[] {100.0, 0.01}
};
double learning_rate = 0.01;

Kết quả mong đợi:
double[] expected = new double[] {-0.01, -0.01};

Giải thích

The gradients differ by a factor of 10,000, yet both weights move by about 0.01, to [-0.01, -0.01]: Adam scales each step by the gradient's own size.

Hướng tiếp cận

Hãy tự thử trước, sau đó mở từng gợi ý một.

Gợi ý 1

Track two moving averages per weight: one for the gradient direction and one for its squared size.

Gợi ý 2

Apply bias correction using the current step number before dividing by the square root term.

Gợi ý 3

Pay attention to epsilon in the denominator, because it prevents division by zero and changes the final update slightly.

Độ phức tạp mong đợi

O(s × w) time, O(w) extra space

Tham khảo

Thử thách này đã được điều chỉnh cho CodeUtility. Hãy làm theo đề bài và các ràng buộc ở trên.

Học hỏi từ người khác

Giải pháp cộng đồng

Chưa có giải pháp nào được chia sẻ. Hãy giải thử thách này để đăng giải pháp đầu tiên.