请用五岁小朋友都能懂的说法,解释一下什么是大模型训练中的”梯度“?
好的,我来用简单的话解释一下。
想象一下,你在山上走路。你想要走到山谷里,那个地方是最低的点。你看不到山谷,所以每走一步,你就得看看周围的地方,找找哪里是最低的。
梯度就像是告诉你哪一个方向是“下坡”的那条路。它告诉你,你应该往哪个方向走才能最快到达山谷(最好的结果)。
在大模型训练中,模型像你一样,试图“学习”如何做事情(比如看图片、理解文字等)。每次它做错了,它就需要调整自己的方式,去找出更好的方法。而“梯度”就是告诉它,每次应该怎么调整,才能做得更好。
所以,梯度就是一种“指路的工具”,帮助模型找到正确的方向,让它更聪明、更准确!
什么是梯度消失和梯度爆炸?
梯度消失和梯度爆炸是训练大模型时可能会遇到的两个问题。让我们用简单的比喻来解释:
1. 梯度消失(Gradient Vanishing):
假设你正在山上走路,但你走的路越来越平,坡度越来越小。你一开始很快就知道应该往哪个方向走,但当你接近山谷时,坡度变得越来越小,几乎没有什么倾斜感。这时候,你就很难判断应该怎么走了,进而很难找到最快的下坡路。
在模型训练中,梯度消失就像这样:
当网络的层数很多或者激活函数选择不当时,模型通过层层计算时,梯度值变得非常非常小。这样一来,模型就无法有效调整自己,学习变得很慢,甚至停止学习。
2. 梯度爆炸(Gradient Exploding):
梯度爆炸就像你在山上走路,但每走一步,你感觉坡度变得越来越陡,越来越难控制。这时,你可能会摔倒或者不小心往错误的方向跑,导致你变得更远离目标。
在模型训练中,梯度爆炸就像这样:
如果模型的参数更新过于剧烈(比如,梯度值变得非常大),每次调整都会偏离正确的方向,导致模型的学习变得不稳定,甚至完全不收敛。
总结:
- 梯度消失让模型“停止学习”,因为它得不到足够的调整信息。
- 梯度爆炸让模型“走错方向”,因为它每次调整都太过剧烈,变得不稳定。
为了避免这两种问题,通常会使用一些技巧,比如选择合适的激活函数、使用梯度裁剪(对梯度进行限制)等方法。
人脑有接近900亿个神经元,这么庞大的网络规模是如何防止梯度消失和梯度爆炸的呢?我自己想的是,因为人脑不会一次性激活所有神经元,在脑区较远的地方将结果进行缓存。(这是不是res网络发明跳连的原因呢?)想听下更深入学习者的看法
简化版:人脑中不存在梯度传递,因此无需防止梯度消失或爆炸。神经信号的强度已经在细胞层面上锁死了,就是数十毫伏级别,不会随网络接力而“幅值爆炸”。大脑神经网络多层中继确实会产生类似延迟和语义迁移,所以大脑广泛采用浅网络。