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[提交于 2025年11月4日
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标题: Adam减少一种特殊的锐度:最小化流形附近的理论见解
标题: Adam Reduces a Unique Form of Sharpness: Theoretical Insights Near the Minimizer Manifold
摘要: 尽管Adam优化器在实践中很受欢迎,但大多数理论分析将随机梯度下降(SGD)作为Adam的代理,关于Adam找到的解有何不同了解甚少。 在本文中,我们表明Adam隐式地减少了一种由其自适应更新塑造的独特尖锐度度量,导致与SGD定性不同的解。 更具体地说,当训练损失较小时,Adam在最小值流形周围游走,并以自适应方式采取半梯度来最小化这种尖锐度度量,我们通过使用随机微分方程的连续时间近似严格表征了这种行为。 我们进一步展示了这种行为在一种广泛研究的设置中与SGD的不同:当用标签噪声训练过参数化模型时,SGD已被证明可以最小化Hessian矩阵的迹,$\tr(\mH)$,而我们证明Adam则最小化$\tr(\Diag(\mH)^{1/2})$。 在使用对角线线性网络解决稀疏线性回归时,这种区别使Adam能够比SGD实现更好的稀疏性和泛化能力。 最后,我们的分析框架不仅适用于Adam,还适用于一大类自适应梯度方法,包括RMSProp、Adam-mini、Adalayer和Shampoo,并提供了一个统一的观点来理解这些自适应优化器如何减少尖锐度,我们希望这能为未来优化器的设计提供见解。
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