AutoML新书解析:超参数优化与未来挑战

需积分: 20 56 下载量 109 浏览量 更新于2024-07-18 收藏 10.39MB PDF 举报
"《AUTOML:方法,系统,挑战》是一本由Frank Hutter, Lars Kotthoff, Joaquin Vanschoren合著的新书,旨在详细介绍AutoML系统的基础知识和最新进展,包括Auto-WEKA、Hyperopt-Sklearn、Auto-sklearn等代表性框架。书中深入探讨了AutoML在机器学习中的应用,特别是如何自动化选择模型和优化超参数,以提供基准性能。" 在机器学习领域,AutoML(自动机器学习)已经成为一个关键的研究方向,它旨在减少人工介入,通过自动化流程实现模型选择、特征工程、超参数优化等任务。其中,超参数优化是AutoML的核心组成部分,因为它直接影响模型的性能。 1.1 引言 每个机器学习模型都包含一组超参数,它们不是在训练过程中学习的,而是需要在模型构建前预先设定。这些超参数的设置对模型的最终性能至关重要。例如,深度神经网络中的学习率、批次大小、层数等都是超参数,它们的选择对网络的训练速度和准确度有显著影响。 1.2 超参数优化概述 超参数优化通常被视为一个黑盒函数优化问题,因为它涉及到对未知函数的寻优,而这个函数就是模型在不同超参数设置下的性能。优化方法包括模型自由方法和基于贝叶斯优化的策略。模型自由方法如随机搜索和网格搜索,尽管简单易用,但可能效率低下。相比之下,贝叶斯优化利用先验知识和模型来指导搜索,能更高效地探索超参数空间。 1.3 多精度方法 由于现代机器学习模型的计算复杂性,纯黑盒优化变得非常昂贵。因此,多精度或称为多 fidelity 方法被引入,它们利用低成本的近似评估(例如,小规模数据集或简化模型)来预测全规模模型的性能。这种方法可以大大减少优化过程中的计算资源需求。 1.4 开放问题与未来研究方向 尽管超参数优化已有许多进步,但仍存在许多挑战。例如,如何处理高维度的超参数空间、如何有效利用计算资源、如何在有限的预算内找到全局最优解,以及如何结合领域知识进行优化等。此外,随着深度学习和其他复杂模型的发展,动态调整优化策略和适应性地选择模型架构也是未来研究的重点。 《AUTOML:方法,系统,挑战》这本书不仅提供了超参数优化的全面概述,还揭示了当前AutoML系统面临的挑战,并为未来的研发指明了道路。通过深入理解这些概念和技术,读者可以更好地掌握自动机器学习的精髓,提升模型开发的效率和性能。
2019-07-19 上传
Hyperopt-sklearn是基于scikit-learn项目的一个子集,其全称是:Hyper-parameter optimization for scikit-learn,即针对scikit-learn项目的超级参数优化工具。由于scikit-learn是基于Python的机器学习开源框架,因此Hyperopt-sklearn也基于Python语言。Hyperopt-sklearn的文档称:对于开发者而言,针对不同的训练数据挑选一个合适的分类器(classifier)通常是困难的。而且即使选好了分类器,后面的参数调试过程也相当乏味和耗时。更严重的是,还有许多情况是开发者好不容易调试好了选定的分类器,却发现一开始的选择本身就是错误的,这本身就浪费了大量的精力和时间。针对该问题,Hyperopt-sklearn提供了一种解决方案。Hyperopt-sklearn支持各种不同的搜索算法(包括随机搜索、Tree of Parzen Estimators、Annealing等),可以搜索所有支持的分类器(KNeightborsClassifier、KNeightborsClassifier、SGDClassifier等)或者在给定的分类器下搜索所有可能的参数配置,并评估最优选择。并且Hyperopt-sklearn还支持多种预处理流程,包括TfidfVectorizer,Normalzier和OneHotEncoder等。那么Hyperopt-sklearn的实际效果究竟如何?下表分别展示了使用scikit-learn默认参数和Hyperopt-sklearn优化参数运行的分类器的F-score分数,数据源来自20个不同的新闻组稿件。可以看到,经过优化的分类器的平均得分都要高于默认参数的情况。另外,Hyperopt-sklearn的编码量也很小,并且维护团队还提供了丰富的参考样例。 标签:Hyperopt