Deep Neural Networks (DNNs) rely on inherent fluctuations in their internal parameters (weights and biases) to effectively navigate the complex optimization landscape and achieve robust performance. While these fluctuations are recognized as crucial for escaping local minima and improving generalization, their precise relationship with fundamental hyperparameters remains underexplored. A significant knowledge gap exists concerning how the learning rate, a critical parameter governing the training process, directly influences the dynamics of these neural fluctuations. This study systematically investigates the impact of varying learning rates on the magnitude and character of weight and bias fluctuations within a neural network. We trained a model using distinct learning rates and analyzed the corresponding parameter fluctuations in conjunction with the network's final accuracy. Our findings aim to establish a clear link between the learning rate's value, the resulting fluctuation patterns, and overall model performance. By doing so, we provide deeper insights into the optimization process, shedding light on how the learning rate mediates the crucial exploration-exploitation trade-off during training. This work contributes to a more nuanced understanding of hyperparameter tuning and the underlying mechanics of deep learning.


翻译:深度神经网络(DNNs)依赖其内部参数(权重与偏置)的固有波动,以有效探索复杂的优化空间并实现鲁棒性能。尽管这些波动被认为对逃离局部极小值和提升泛化能力至关重要,但其与基础超参数之间的精确关系仍未得到充分研究。关于学习率——这一控制训练过程的关键参数——如何直接影响神经波动动力学,存在显著的知识空白。本研究系统性地探究了不同学习率对神经网络内权重与偏置波动的幅度及特性的影响。我们使用不同学习率训练模型,并结合网络的最终精度分析了相应的参数波动。我们的发现旨在建立学习率取值、所得波动模式与整体模型性能之间的明确关联。通过这一工作,我们为优化过程提供了更深入的见解,揭示了学习率如何在训练中调节关键的探索-利用权衡。本研究有助于更细致地理解超参数调优及深度学习的底层机制。

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