【AI-41】网格搜索和随机搜索相结合的策略

在机器学习中，超参数是在开始学习过程之前设置值的参数，而不是通过训练得到的参数数据。通常情况下，需要对超参数进行优化，给学习机选择一组最优超参数，以提高学习的性能和效果。而网格搜索和随机搜索相结合的策略就是一种优化超参数的方法，以下是对它的详细介绍：

• 网格搜索：
  • 定义：执行超参数优化的传统方法是网格搜索或参数扫描，这仅仅是通过学习算法的超参数空间的手动指定子集的详尽搜索。
  • 过程：在网格搜索中，需要先确定每个超参数的取值范围和取值步长，然后将这些取值组合成一个网格，对网格中的每一个参数组合都进行模型训练和评估，最后选择在验证集上表现最好的参数组合作为最优超参数。
  • 优点：可以穷举所有可能的参数组合，保证找到全局最优解。
  • 缺点：计算量非常大，尤其是当超参数的数量较多或者取值范围较大时，搜索空间会呈指数级增长，导致训练时间过长。
• 随机搜索：
  • 定义：由于网格搜索是一种穷尽且潜在昂贵的方法，因此已经提出了几种替代方案。特别地，已经发现，简单地对参数设置进行固定次数的随机搜索，比在穷举搜索中的高维空间更有效。
  • 过程：在随机搜索中，不需要事先确定每个超参数的取值步长，而是在超参数的取值范围内随机选择一定数量的参数组合进行训练和评估，最后选择在验证集上表现最好的参数组合作为最优超参数。
  • 优点：可以在一定程度上减少计算量，尤其是当超参数的数量较多或者取值范围较大时，随机搜索的效率会比网格搜索高很多。
  • 缺点：不能保证找到全局最优解，有可能会错过一些较好的参数组合。
• 结合策略：
  • 先随机搜索：通过随机搜索在较大范围内初步确定参数的大致取值区间。
  • 再网格搜索：使用网格搜索在该区间内进行精细搜索。
  • 优点：这种方式结合了网格搜索和随机搜索的优点，既可以在一定程度上减少计算量，又可以保证找到较好的参数组合。
  • 缺点：仍然需要消耗大量的计算资源和时间，尤其是当超参数的数量较多或者取值范围较大时。

在实际应用中，需要根据具体的问题和数据特点来选择合适的超参数优化方法。如果计算资源和时间充足，可以选择网格搜索来保证找到全局最优解；如果计算资源和时间有限，可以选择随机搜索来提高效率；如果需要在两者之间取得平衡，可以选择网格搜索和随机搜索相结合的策略。