算法人生(18):從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的“剪枝策略”看“怎么找回時間”

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人們現(xiàn)在是用各種算法模擬人類的行為,其實(shí),算法的思路也可以反向用于我們的工作、生活中。比如正文分享的這種剪枝策略。

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IT人的工作和生活難平衡這事,到底要怎么解決呢,讓我們從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的“剪枝策略”中找點(diǎn)靈感吧!

剪枝策略是指訓(xùn)練和優(yōu)化深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時采取的一種技術(shù),從名字就知道,它就像修剪樹木一樣,去除不必要的枝葉,讓主干更加清晰,更有利于模型的健康成長。它旨在減少模型中的參數(shù)數(shù)量和計(jì)算量,從而提高模型的效率和性能。剪枝策略的核心思想是通過刪除不必要的神經(jīng)元或連接來簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時盡量保持模型的性能不受影響。

下面,讓我們來簡單了解下剪枝策略。

一、剪枝策略的原理

  1. 冗余神經(jīng)元和連接:在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,存在著大量的冗余神經(jīng)元和連接,它們對最終的模型性能貢獻(xiàn)不大。剪枝策略的原理就是通過識別和刪除這些冗余神經(jīng)元和連接,從而減少模型的參數(shù)數(shù)量和計(jì)算量。
  2. 稀疏性和泛化能力:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的稀疏性(sparsity)可以提高模型的泛化能力,即對未見過的數(shù)據(jù)的適應(yīng)能力。剪枝策略通過創(chuàng)建稀疏模型,即刪除部分參數(shù)和連接,從而提高模型的泛化能力,并減少過擬合的風(fēng)險(xiǎn)。
  3. 精簡模型結(jié)構(gòu):剪枝策略可以將復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)精簡化,使其更加簡潔和高效。這有助于減少模型的存儲空間和計(jì)算資源的消耗,并提高模型的部署效率。

二、剪枝策略的步驟

  1. 初始化:首先,需要對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,以獲得一個初始的模型。這個模型可以是在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練得到的,也可以是已經(jīng)存在的預(yù)訓(xùn)練模型。
  2. 重要性評估:接下來,需要對模型中的參數(shù)和連接進(jìn)行重要性評估。通常使用的方法包括基于梯度的方法、敏感性分析等。這些方法可以幫助確定哪些參數(shù)和連接對模型的性能貢獻(xiàn)最小,從而成為剪枝的候選對象。
  3. 剪枝決策:根據(jù)重要性評估的結(jié)果,制定剪枝決策,即決定哪些參數(shù)和連接需要被剪掉。通常,可以設(shè)置一個閾值來確定剪枝的策略,將那些重要性低于閾值的參數(shù)和連接刪除。
  4. 剪枝操作:根據(jù)剪枝決策,對模型進(jìn)行剪枝操作,刪除那些不必要的神經(jīng)元和連接。
  5. 微調(diào)和重訓(xùn)練:在剪枝操作之后,需要對剪枝后的模型進(jìn)行微調(diào)和重訓(xùn)練,以恢復(fù)模型的性能。這一步驟通常需要在原始數(shù)據(jù)集上進(jìn)行進(jìn)一步的訓(xùn)練,以確保模型在剪枝后仍然具有良好的泛化能力和性能。

三、剪枝策略的分類

  • 預(yù)剪枝:通?;谝恍╊A(yù)設(shè)的規(guī)則或閾值,在構(gòu)建決策樹或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過程中,提前停止節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步分裂或權(quán)重的學(xué)習(xí)。如限制樹的最大深度、節(jié)點(diǎn)所需的樣本數(shù)等。
  • 后剪枝:先完全構(gòu)建決策樹或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,之后從底部向上檢查每個子樹,如果某個子樹被替換為單個節(jié)點(diǎn)后,整體性能(如交叉驗(yàn)證誤差)沒有明顯下降,則執(zhí)行剪枝操作,即用該節(jié)點(diǎn)代表整個子樹。

由以上的原理、步驟和分類,我們可以看出”剪枝策略”的基礎(chǔ)是“有冗余”、“刪除冗余連接”以提升整體“效率”,同時它有“重要性評估”的步驟,加上”預(yù)剪枝“和”后剪枝”兩種方法有策略性地實(shí)現(xiàn)了“剪枝”。那我們的這難以平衡的生活,是否也可以運(yùn)用這一策略來找回那不知道去哪的時間呢?

首先,我們需要整理出自己生活中哪些事情是”冗余“的,比如某個時間段的閑聊,比如某些沒有效率的溝通方式,又或者是對部分娛樂八卦的追蹤等,每個人的情況不一樣,冗余的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣,需自行根據(jù)自己的標(biāo)準(zhǔn)來整理冗余有哪些。

然后,看哪些冗余是可以刪減的,哪些是可以減少發(fā)生頻率的,哪些是可以縮短時間的。能刪除連接的,就刪除掉連接。實(shí)在刪不掉或不忍刪掉的,就賦予它一個“重要性”分?jǐn)?shù),給它設(shè)定具體的啟動標(biāo)準(zhǔn),比如什么場景下,什么時間可以啟動,啟動后賦予的最大時長是多少。假設(shè),追八卦有個啟動標(biāo)準(zhǔn),那可以設(shè)定每天下班勞累一天后的時間,自己的精力也處于低峰期了,又是下班的坐車的路上,這時就是追八卦的時間,到家后就停止追八卦了。(只是舉例,大家舉一反三?。?。

接著,對于剪枝的兩個分類方法,可以類比我們在時間管理中經(jīng)常會用到的“優(yōu)先級矩陣”和“回顧與調(diào)整”

  • 優(yōu)先級矩陣(預(yù)剪枝):這是一種預(yù)先確定任務(wù)重要性和緊急性的方法,把我們?nèi)粘5娜蝿?wù)分為四類:重要且緊急、重要但不緊急、不重要但緊急、不重要且不緊急。通過這種分類,可以“剪除”那些不重要或低優(yōu)先級的任務(wù),優(yōu)先聚焦于真正有價值的工作,避免時間浪費(fèi)在瑣碎或無關(guān)緊要的事情上。
  • 回顧與調(diào)整(后剪枝):類似于Sprint開發(fā)中,Sprint回顧會通過定期回顧已完成的Sprint中遇到的問題或做的很好的地方,以此來幫助我們后續(xù)的Sprint能夠及時的發(fā)揮好的地方,避免做的不好的地方。這種“回顧并調(diào)整的方式”就類似于后剪枝。通過分析哪些計(jì)劃被執(zhí)行得高效、哪些活動占用了過多時間卻收效甚微,你可以“剪掉”那些低效的習(xí)慣、會議或日?;顒?,調(diào)整未來的時間規(guī)劃,以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的時間利用。比如每天早上回顧下昨天做的事情和今天要做的事情,梳理下哪些事情以后可以避免,哪些事情應(yīng)該投入更多的精力等等。這種回顧可以是每日、每周或每月進(jìn)行,依據(jù)個人的具體情況而定。

此外,在執(zhí)行過程中,我們還要根據(jù)任務(wù)的實(shí)際難易程度和進(jìn)度來適時調(diào)整時間分配,比如發(fā)現(xiàn)某任務(wù)耗時遠(yuǎn)超預(yù)期,及時重新規(guī)劃后續(xù)任務(wù)。

通過以上這樣的類比,我們可以看到,雖然時間管理和機(jī)器學(xué)習(xí)是兩個截然不同的領(lǐng)域,但在優(yōu)化資源分配、提升效率的目標(biāo)下,兩者采用了類似的策略思路:既有事前的策略規(guī)劃以預(yù)防無效勞動(預(yù)剪枝),也有事后反饋和調(diào)整機(jī)制以不斷優(yōu)化(后剪枝)。具體的實(shí)際操作或許千差萬別,但是指導(dǎo)著具體操作的思維方式可能很類似哦!

如果你也知道有哪些機(jī)器學(xué)習(xí)的思維可以應(yīng)用到我們的日常生活中,歡迎交流分享。

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