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一种自动生成反向传播方程的方法
大神 Geffery Hinton 是反向传播算法的发明者,但他也对反向传播表示怀疑,认为反向传播显然不是大脑运作的方式,为了推动技术进步,必须要有全新的方法被发明出来。今天介绍的谷歌大脑多名研究人员发表的最新论文Backprop Evoluon,提出一种自动发现反向传播方程新变体的方法,该方法发现了一些新的方程,训练速度比标准的反向传播更快,训练时间也更短。
大神 Geoffrey Hinton提出的反向传播算法是的基石。
1986 年,Geoffrey Hinton 与人合著了一篇论文:Learning representations by back-propagation erro,30 年之后,反向传播算法成了这一波人工智能爆炸的核心。
但去年,Hinton 在接受采访时表示,他对反向传播算法 &深感怀疑&,认为应该彻底抛弃反向传播,另起炉灶。Hinton 认为,反向传播不是大脑运作的方式,我们的大脑显然不需要对所有数据进行标注。为了推动进步,必须要有全新的方法被发明出来。
尽管Hinton、以及无数研究者仍未提出全新的、能够代替传播的方法,但最近自动搜索方法取得很多成功,反向传播算法的变体也得到越来越多的研究。
柏林工业大学、谷歌大脑的多名研究人员在最新发表的论文Backprop Evolution,提出一种自动发现反向传播方程新变体的方法。研究人员使用领域特定语言将更新的方程描述为原函数列表。
具体来说,研究人员采用一种基于进化的方法来发现新的传播规则,这些规则在几个epoch的训练之后可以最大限度地提高其泛化表现。他们发现了一些新的方程,它们的训练速度比标准的反向传播更快,训练时间更短,并且在收敛时类似标准反向传播。
自动生成反向传播方程
反向传播算法是机器学习中最重要的算法之一。已有研究对反向传播方程的变体进行了一些尝试,并取得一定程度的成功 (e.g., Bengio et al. (1994); Lillicrap et al. (2014); Lee et al. (2015); N&kland (2016); Liao et al. (2016))。但尽管有这些尝试,反向传播方程的修改并没有得到广泛应用,因为这些修改很少对实际应用有改进,甚至有时会造成损害。
受近期机器学习自动搜索方法取得成功的启发,我们提出一种自动生成反向传播方程的方法。
为此,我们提出一种领域特定语言(domn specific language),以将这些数学公式描述为原始函数列表,并使用一种基于进化(evolution-based)的方法来发现新的传播规则。在经过几个epoch的训练后,搜索条件是使 generalization 最大化。我们找到了和标准反向传播效果同样好的几个变体方程。此外,在较短的训练时间内,这几种变体可以提高准确率。这可以用来改进 Hyperband 之类的算法,在训练过程中做出基于准确性的决策。
图1:可以看作是一些计算图。前向图(forward graph)由网络设计者定义,而反向传播算法隐式地为参数更新定义了一个计算图。本研究的主要贡献是探索如何利用evolution来找到一个比标准反向传播更有效的参数更新计算图。
其中,是网络的输入,对layer进行索引,为第的偏导数,这跟权重矩阵有关。利用反向传播算法中的链式法则可以计算出这个量。为了计算隐藏激活
的偏导数,要应用一系列运算:
一旦计算出,就可以将权重更新计算为:
如图1所示,神经网络可以表示为前向和后向的计算图。给定一个由网络设计者定义的前向计算图,反向传播算法定义了一个用于更新参数的反向计算图。但是,有可能找到一个改进的反向计算图,从而得到更好的泛化。
最近,用于机器学习的自动搜索方法已经在各种任务上取得了很好的结果,这些方法涉及修改前向计算图,依靠反向传播来定义适当的反向图。与之不同,在这项工作中,我们关注的是修改反向计算图,并使用搜索方法为
为了找到改进的更新规则,我们使用进化算法来搜索可能的更新方程(upda equation)的空间。在每次迭代中,进化控制器将一批突变的更新方程发送给workers池进行评估。每个worker使用其接收到的变异方程来训练一个固定的神经网络结构,并将获得的验证精度报告给控制器。
受到Bello et al. (2017) 的启发,我们使用领域特定语言(domain-specific language,DSL)来描述用于计算,其中是可能的操作数,和是一元函数,是二元函数。一元函数和二元函数的集合是手动指定的,但是函数和操作数的各个选择由控制器选择。每个组件的示例如下:
操作数(Operands):W(当前层的权重矩阵),(高斯矩阵),(从到(前向传播的隐藏激活),(反向传播的值)。
结果得到的量在方程1中被用作。在实验中,我们探索了由1到3个二元运算组成的方程。这种DSL虽然简单,但可以表示复杂的方程,例如标准的反向传播,feedback alignment,以及direct feedback alignment。
进化控制器(evolutionary controller)维护一组已发现的方程。在每次迭代中,控制器执行以下操作之一:1)概率为p的情况下,控制器在搜索期间找到的N个最优竞争力的方程中随机选择一个方程,2)概率为1 - p时,控制器从population的其他方程中随机选择一个方程。
控制器随后将k个突变(mutation)应用于所选方程,其中k是从分类分布中提取的。这k个突变中的每一个只是简单地选择一个随机一致的方程组件(例如,一个操作数,一个一元函数,或者一个二元函数),然后将它与另一个随机选择的同类组件交换。某些突变会导致数学上不可行的方程,在这种情况下,控制器会重新启动突变过程,直到成功。N、p和k的分类分布是算法的超参数。
为了创建初始 population,我们简单地从搜索空间中随机抽样N个方程。此外,在我们的一些实验中,我们从一小部分预定义的方程开始(通常是正常的反向传播方程或其反馈对齐方程变体)。从现有方程出发的能力是基于强化学习的进化方法具有的优势。
实验和结果
在该方法中,用于评估每个新方程的模型的选择是一个重要的设置。规模更大、更深的网络会更真实,但需要更长的时间来训练,而较小的模型训练更快,但可能导致更新网络无法推广。我们通过使用Wide ResNets (WRN) 来平衡这两个标准,其中WRN有16层,宽度multiplier为2,并且在CIFAR-10数据集中进行训练。
基线搜索和泛化
在第一次搜索中,控制器提出新方程训练WRN 16-2网络20个epoch,并且分别在有或没有动量的情况下用SGD训练。根据验证准确性收集前100个新方程,然后在不同场景下进行测试:
(A1)使用20个epoch训练WRN 16-2 ,复制搜索设置;
(A2)使用20个epoch训练WRN 28-10 ,将其推广到更大的模型(WRN 28-& & & & & & &10的参数是WRN 16-2的10倍);
(A3)使用100个epoch训练WRN 16-2 ,测试推广到更长的训练机制。
实验结果如表1所示:
表1:实验结果
从A1到A3,在每个设置中展示了两个性能最好的方程,以及两个在所有设置中都表现良好的方程。在B1中展示了4个性能最好的方程,所有结果均为5次以上的平均测试准确率。基线是梯度反向传播。比基线性能优于0.1%的结果都用粗体表示。我们用
增加训练次数的搜索
之前的搜索实验发现新方程在训练开始时运行良好,但在收敛时不优于反向传播。后一种结果可能是由于搜索和测试机制之间的不匹配,因为搜索使用20个epoch来训练子模型,而测试机制使用100个epoch。
一个后续方案是匹配这两个机制。&在第二次搜索实验中,使用100个epoch训练每个子模型。&为了补偿由于使用较多的epoch进行训练而导致的实验时间增加,使用较小的网络(WRN 10-1)作为子模型。&使用较小的模型是可以接受的,因为新方程倾向于推广到更大,更真实的模型,如(A2)。
实验结果在表1中的(B1),与(A3)较为相似,即,可以找到对SGD表现较好的更新规则,但是对有动量的SGD的结果与基线相当。(A3)和(B1)结果的相似性表明,训练时间的差异可能不是误差的主要来源。&此外,具有动量的SGD对于不同的新方程是几乎不变的。
在这项工作中,提出了一种自动查找可以取代标准反向传播的方程的方法。使用了一种进化控制器(在方程分量空间中工作),并试图最大化训练网络的泛化。探索性研究的结果表明,对于特定的场景,有一些方程的泛化性能比基线更好,但要找到一个在一般场景中表现更好的方程还需要做更多的工作。
原文标题:谷歌大作:自动改良反向传播算法,训练速度再提升!
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优秀的追随者——魅族POP真无线蓝牙耳机体验报告,对比索尼降噪豆、先锋无线豆
感谢众测君让我拿到了这款一机难求的新品。在最近的一篇原创中,我拿索尼降噪豆官翻版和主打低价位的先锋SEC-E221bt做了详细的对比,前者售价70刀,后者售价399元,经过对比发现,生在帝王家的索尼降噪豆居然和先锋打得有来有回,而先锋也刷新了我对500元以下真的认识。随着魅族的入局,原本就是大乱斗的百元真无线耳机市场又添一个实力强劲的玩家,本文将用魅族POP与我手中的两款耳机进行对比。小编注:文章来自#Visa淘金计划#征稿活动,登记VISA卡获得专属勋章,超值优惠覆盖32家海淘网站,消费最高6%现金奖励,晒单即送100金币,爱海淘的你值得拥有!详情戳活动公告。1.前言在如今这个真无线蓝牙耳机大行其道的时代,消费者差异化的需求必然带来了差异化的产品供给,所以越来越多的厂商开始下海| 赞56 评论42 收藏105市面在售TWS耳机价格一览在体验魅族POP之前,我一直认为它与市面上大部分百元真无线(TWS)一样,不过是买个公模芯片,贴上自己的牌销售,但事实证明,老音频厂魅族不甘心沦为平庸,采用不同的芯片方案(目前已有拆解),确实给消费者带来了惊喜,当然也有一定的遗憾。外观点评按规矩,从开箱开始。包装采用了时下流行的设计风格,美观精致;外面套了一层塑封,上下各有一个一次性标贴。侧面是一些认证信息和制造厂家。打开盒盖就能看到充电盒妥妥地躺在纸板上,充电盒表面也有塑封膜保护,耳机直接被装进了充电盒里。拿出支撑用的纸板,撕开背面的一次性封条后,发现配件被装在了两侧的空隙内。所有配件,包括一根USB TYPE-C,大、中、小三副硅胶套,大、小两幅支撑套。所有的硅胶套一览,做工属于中上游水平,比先锋薄得可怜的硅胶套要好得多,但与索尼的还有差距。魅族POP的单元形状与Dash Pro非常相似,而白色的工程塑料外壳则与苹果AirPods如出一辙,手感几乎一样。盒盖与盒身之间、耳机与盒子之间的磁力控制得恰到好处,既不会吸得太紧导致拿出来比较费力,也不会因为磁力太小而松松垮垮;当你把耳机丢进盒子、轻轻合上盖子时,盒盖与盒身碰撞发出的咔嗒声让人感到非常愉悦。对比之下,先锋SEC-E221BT的盒子磁力非常小,而索尼降噪豆采用了卡扣的设计,用起来也非常舒服。通过两个触电控制耳机开关和充电。腔体采用贴合耳廓的设计,单个腔体重量5g左右,背面是魅族的LOGO和LED指示灯,可惜LOGO并不会亮。三者对比起来,魅族POP的腔体体积最小,而先锋的重量最轻。在上一篇文章中我也曾提到过,先锋与耳道接触过于紧密,导致佩戴时间稍长就会感觉很不舒服,魅族POP则没有这样的问题,佩戴起来反而有点松松垮垮。三者之中,索尼降噪豆的佩戴感觉最舒服,魅族次之。如果加上标配的支撑套的话,佩戴松的问题会有所改善;这个套子的开孔还是很准确的,兼具一定的防水功能,在运动时非常实用。魅族POP的充电盒也是三者中最小的,自然电池容量也最小,只有700mAh,索尼降噪豆为900mAh,先锋为1250mAh,唯一的充电接口是TYPE-C接口。魅族POP还支持无线充电,可惜手边没有设备,就不给大家测试了;根据网上的评价来看,对不同品牌的无线充电板兼容性不太好。整个耳机上我最喜欢的部分就是灯了。首先,充电盒上有四颗LED灯珠用来显示剩余电量,并在背后设计了一个圆形按钮用来查看电量,这是一个非常方便的功能;其次,耳机上的环形灯带只有在连接时才会亮起,连接完成后自动熄灭,免去了成为夜空中最亮的星的烦恼。小结:虽然免不了模仿与借鉴,但是魅族POP做到了集他人之所长,最终达到的效果基本让人满意;不足的是,材质的强度较差,无论是充电盒表面还是耳机腔体,经过三天的使用都留下了较多的划痕,而降噪豆用了将近一个月也没有这么多。3.功能测试开完箱后,就可以尝试着连接了。根据使用说明,将耳机从充电盒中拿出来后,就会自动开机进行左右连接。然而,我的这副耳机左边单元一直无法与右边单元连接,翻遍说明书也找不到半个字说明这个问题,咨询官方客服也只能得到套话似的回答,前后折腾了快一个多小时,碰巧同时按住了左右耳机的触摸感应区域,这才将左右单元连接起来。在后续的使用中,没有再次出现过这个问题,希望官方重视一下这个疏漏。(1)蓝牙连接质量依然把大家最关心的问题放在第一个。魅族POP的延迟大约在0.3~0.5秒之间,对比先锋SEC-E221BT的0.1-0.2秒和索尼降噪豆的0.8~1秒,魅族的延迟虽说不严重,但依然对使用体验有明显的影响。举个例子,佩戴魅族POP玩《绝地求生:刺激战场》的时候,子弹打到对方身上你才会从耳机中听到枪声响起,这样的延迟对于刺激战场这样的游戏来说是致命的,因此现阶段,我认为魅族POP还不适合玩,更适合听音乐或观看视频,这也是魅族POP最让人感到遗憾的一点。左右耳连接的稳定性方面,魅族做得非常好,几乎没有遇到左耳断流的情况,对比索尼降噪豆每小时少则一两次多则数十次的断流,魅族是值得肯定的;而且与大多数TWS耳机相反,魅族POP的主耳机是右耳,手机与右耳部分相连,再传输到左耳,而大多数人习惯将手机放在右口袋,这样就能够减少身体阻隔蓝牙信号的发生。不过,受成本所限,魅族POP的蓝牙穿透性依然是较差的,用手捂住某个单元就会完全失联。另外,切换设备后的默认音量比较大,在70%左右,不熟悉的时候经常会被吓一跳,希望能从固件层面改进&。(2)音质魅族没有的宣传页面中没有任何有关解码格式的字眼,因此不难猜测魅族POP只支持SBC格式,与AAC甚至APT-X比起来有先天的劣势。魅族POP的声音趋向于平实和清淡,没有过分的渲染,这种调音取向与苹果AirPods非常接近。不同于索尼降噪豆和先锋,魅族POP的低频部分非常少,喜欢低频的用户一定会失望;而声场方面也显得有些单薄,难以将一些大编制的作品发挥好;解析力同样无法令人满意,与同价位的先锋属于同一水准,差降噪豆一个等级。综合评价,魅族POP的声音表现最接近于AirPods和EarPods,与降噪豆属于两种风格,且不如降噪豆来得耐听,比起先锋的浑浊还是要好一些。(3)续航续航的测试我采纳了爱否科技的方法,即以50%的音量播放一个长歌单,看最终播放了多少分钟后停止。实测魅族POP从第一首歌曲开始,一直播放到了第六首才停止,累计时间254分钟,大约4个小时的续航对于绝大部分用户来说肯定够用了;官方表示充电盒能为耳机提供4次完整的充电,足以应付日常使用和长距离通勤。对比之下,索尼降噪豆续航约2小时,充电盒可充2-3次;先锋续航约3.5小时,充电盒可充满5次。(4)佩戴戴在耳朵上的观感嘛,我是觉得不如金色的降噪豆&。佩戴的牢固程度方面,如果不用标配的耳套的话,是有点松的,不适宜运动中佩戴,普通的走路没有问题;我试着用最大号的耳套跑了2公里,并没有脱落的危险,也不需要去扶。(5)便捷性设计魅族POP支持放入充电盒自动关机、取出充电盒自动连接,连接速度很快,戴到耳朵上时基本已经连接好了。不过,魅族POP依然只支持单右耳播放,左耳无法脱离右耳独立工作;如果单独把左耳放入充电盒,拿出来后可以自动重连。索尼降噪豆也支持这种操作没问题,不过先锋SEC-E221BT每次关机后都需要手动开机,相当麻烦。魅族POP全身没有实体按键,所有操作都是用过触摸两侧的“MEIZU”LOGO部位来完成;触控的灵敏程度还行,就是延迟稍高,做出操作后大约1秒,耳机才会给出反应。指令如下,相对来说还是比较简单易懂的。魅族并没有打造配套APP,也没有主动降噪功能,不过被动降噪性能尚可。(6)通话魅族POP是市面上不多的几款支持立体声通话的TWS耳机之一,大部分真无线耳机,包括降噪豆在内,都只支持单声道通话。不过,虽然两侧单元上都有,但是只有右侧单元具有收声功能,对此魅族的解释是:左侧麦克风为预留,后续会有其他功能。即便如此,双声道通话依然是一个很不错的进步&。购买建议不难发现,魅族POP作为“半价AirPods”,达到的水准应该远不止AirPods的一半,比起大法家的降噪豆也丝毫不差。目前为止京东只放出了一批货,一共有900个左右评价,好评率96%,发售第二天好评率一度在85%左右,中差评还是集中在延迟、断线这些方面。我认为,延迟确实算一个天生的缺陷,如果要买它就必须先考虑好自己能不能接受这个延迟;断流则算不上问题,在同价位的耳机里算是最好的那一茬了。因此,如果能够尽可能降低延迟,魅族POP会是一款趋于完美的产品。目前尚不清楚魅族POP采用的是什么方案,但是肯定与市场上大行其道的公模方案不同,魅族还是有一定的诚意的。对于广大安卓用户来说,魅族POP是性价比之选,只是目前放货量严重不足,下次抢购要等好久,希望下次的备货能够更充分一些。以上就是魅族POP真无线蓝牙耳机的全部体验内容了,欢迎讨论&。
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