Séance de cours

Méthodes d'optimisation dans l'apprentissage automatique

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Dans cours

CS-433: Machine learning

Machine learning methods are becoming increasingly central in many sciences and applications. In this course, fundamental principles and methods of machine learning will be introduced, analyzed and practically implemented. ...

Description

Cette séance de cours explore les méthodes d'optimisation en apprentissage automatique, en se concentrant sur la descente en gradient et la descente en gradient stochastique. L'instructeur explique l'importance de comprendre les gradients, les coûts et les efforts de calcul dans l'optimisation. La séance de cours couvre des sujets tels que le calcul de gradient complet, les gradients d'éléments individuels, les sous-gradients et la convexité. En outre, linstructeur discute du concept de sous-gradients pour les fonctions non différenciées et lutilisation de pénalités pour encourager la parcimonie dans les modèles. La séance de cours aborde également les conditions d'optimalité, la sélection de la taille des pas et le préconditionnement pour améliorer les performances d'optimisation.

Enseignant·e·s (2)

Martin Jaggi

Martin Jaggi is a Tenure Track Assistant Professor at EPFL, heading the Machine Learning and Optimization Laboratory. Before that, he was a post-doctoral researcher at ETH Zurich, at the Simons Institute in Berkeley, and at École Polytechnique in Paris. He has earned his PhD in Machine Learning and Optimization from ETH Zurich in 2011, and a MSc in Mathematics also from ETH Zurich.

Nicolas Henri Bernard Flammarion

Nicolas Flammarion is a tenure-track assistant professor in computer science at EPFL. Prior to that, he was a postdoctoral fellow at UC Berkeley, hosted by Michael I. Jordan. He received his PhD in 2017 from Ecole Normale Superieure in Paris, where he was advised by Alexandre d’Aspremont and Francis Bach. In 2018 he received the prize of the Fondation Mathematique Jacques Hadamard for the best PhD thesis in the field of optimization. His research focuses primarily on learning problems at the interface of machine learning, statistics and optimization.

Source officielle

Concepts associés (32)

Méthode du gradient conjugué

vignette|Illustration de la méthode du gradient conjugué. En analyse numérique, la méthode du gradient conjugué est un algorithme pour résoudre des systèmes d'équations linéaires dont la matrice est symétrique définie positive. Cette méthode, imaginée en 1950 simultanément par Cornelius Lanczos, Eduard Stiefel et Magnus Hestenes, est une méthode itérative qui converge en un nombre fini d'itérations (au plus égal à la dimension du système linéaire).

Réseau de neurones récurrents

Un réseau de neurones récurrents (RNN pour recurrent neural network en anglais) est un réseau de neurones artificiels présentant des connexions récurrentes. Un réseau de neurones récurrents est constitué d'unités (neurones) interconnectées interagissant non-linéairement et pour lequel il existe au moins un cycle dans la structure. Les unités sont reliées par des arcs (synapses) qui possèdent un poids. La sortie d'un neurone est une combinaison non linéaire de ses entrées.

Gradient

vignette|Chaque champ scalaire est représenté par un dégradé (blanc = valeur basse, noir = valeur haute). Chaque gradient est un champ vectoriel, représenté par des flèches bleues ; chacune pointe dans la direction où le champ scalaire croît le plus vite. vignette|La fonction à deux variables f(x, y) = xe−(x2 + y2) correspond à la température (bleu = valeur basse = froid, rouge = valeur haute = chaud). Le gradient de f est un champ vectoriel, représenté par les flèches bleues ; chacune pointe dans la direction où la température croît le plus vite.

Neural network

A neural network can refer to a neural circuit of biological neurons (sometimes also called a biological neural network), a network of artificial neurons or nodes in the case of an artificial neural network. Artificial neural networks are used for solving artificial intelligence (AI) problems; they model connections of biological neurons as weights between nodes. A positive weight reflects an excitatory connection, while negative values mean inhibitory connections. All inputs are modified by a weight and summed.

Réseau de neurones artificiels

Un réseau de neurones artificiels, ou réseau neuronal artificiel, est un système dont la conception est à l'origine schématiquement inspirée du fonctionnement des neurones biologiques, et qui par la suite s'est rapproché des méthodes statistiques. Les réseaux de neurones sont généralement optimisés par des méthodes d'apprentissage de type probabiliste, en particulier bayésien.

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Séances de cours associées (64)

Le paysage d'optimisation de Convex caché des réseaux neuronaux profonds

Explore le paysage d'optimisation convexe caché des réseaux neuronaux profonds, montrant la transition des modèles non convexes aux modèles convexes.

Techniques d'optimisation : Convexity in Machine Learning

Couvre les techniques d'optimisation dans l'apprentissage automatique, en se concentrant sur la convexité et ses implications pour une résolution efficace des problèmes.

Primal-dual Optimization: Algorithmes et Convergence

Explore les algorithmes d'optimisation primal-dual pour les problèmes de minimax convexe-concave, en discutant des propriétés de convergence et des applications.

Descente de gradient stochastique: techniques d'optimisation non convexes

Discute de la descente de gradient stochastique et de son application dans l'optimisation non convexe, en se concentrant sur les taux de convergence et les défis de l'apprentissage automatique.

Méthodes Momentum et Gradients Conjugués Non-Linéaires

La session explique comment le momentum accélère la descente du gradient, présente la théorie des gradients conjugués non linéaires sur les variétés, compare plusieurs mises à jour de la règle bêta, discute des choix ligne-recherche et des préconditionneurs, et montre comment utiliser la bibliothèque Manopt pour l'optimisation riemannienne sans Hessian explicite.

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Réseau de neurones récurrents

Gradient

Neural network

Réseau de neurones artificiels

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