Свидетели Градиента – Telegram
Свидетели Градиента
488 subscribers
128 photos
29 files
61 links
Этот канал предназначен для общения и обсуждений среди тех, кто как и я, хочет видеть что происходит под капотом у нейросетей, и старается развивать интуицию об их природе и свойствах.

Для связи: @kraidiky
Download Telegram
Это фиаско....

Есть две метрики, которые уменьшаются при гроккинге вообще и если weight_decay давит на сеть в частности, логически связанные друг с другом и прямо вытекающие из моей теории о том, что такое гроккинг. Одна из них меняется для обычной сети в районе 60-70, а при гроккинге падает до не больше 20. Другая, на картинке, совершенно иная по построению, зависящая от специфики сети, в отличии от прошлой, хитронормированной, при гроккинге снижается до 0.15, а без wd растёт куда-то в область 0.5 для данной конкретной сети.

Обе метрики, если хорошо подумать и много повозиться - дифференциируемы, так что можно попытаться их напрямую оптимизировать. Даже если отключить wd и оптимизировать только вторую метрику, можно увидеть как чуть-чуть снижается и первая (на третьей картинке). Но при этом попытка напрямую эти характеристики оптимизировать и близко не подводят их к значениям, характерным для гроккинга, и достигаемым при включении wd. причём оптимизация проваливается в обоих случаях из-за дестабилизации сети, которая и при гроккинге со включённым wd тоже происходит.

Спрашивается в задачнике, и чё теперь с этим всем делать. :((

P.S. Возможно процесс будет более стабилен при каких-нибудь волшебных гиперпараметрах. Но как бы хотелось,, чтобы он без всяких плясок с бубном бац и просто увеличивал в сети генерализацию... Но нет, они даже неприближают гроккинг при включённом wd, когда он и так уже приближается.

P.P.S. 1100 строк кода потрачено но фреймворк для гроккинга на текущий момент, и это ещё без прунинга. :(
😭2
Есть у меня придуманная ещё в древнем 2015-ом году регуляризация, предназначенная для облегчения прунинга. Врубил её вместо обычной. Гроккинг получил в четыре раза медленнее, чем при обычной и тупой.

В процессе моя регуляризация ненавязчиво обнулила пол сети, Что, с одной стороны, явно недостаточно для обобщения через прунинг, а с другой намекает, на то что дистиляция работы в более меленькую модель, возможно, не является главной в процессе гроккинга.

+1 результат хоть и не отрицательный, но не так чтобы особо положительный.
🤔2
В контексте нейросетей нужно рассматривать сходимость и прекрасность методов не на выпуклой функции, а на совершенно другой, которая когда-нибудь станет эталонной...

Смотрю очередную лекцию Дани Меркулова(@bratishk). Как обычно очень энергично и весело, хоть и понятно только в общих чертах, я столько математики за один раз с университетской скамьи не видел. Понял с какой стороны к методам с импульсом пришли в прошлый раз, и то что я заходя со стороны дисперсии градиентов, зашёл с совершенно другой стороны, и в этом есть математическая красота и прикосновение к законам мироздания, что пришли мы в итоге в одно и то же место.

И в то же время всё это вызывает у меня священную ярость. Пока ещё не на столько чтобы бросить гроккинг и садиться все свободное время рисовать слайдики, но до берсеркеранка уже не так далеко. Если в чате есть что-то, кто хочет к весеннему датафесту подготовить крутейший доклад по академии, пишите-звоните, я подробно объясню что делать.

И так, как на мой взгляд (не полный) выглядит поверхность Loss функции для достаточно параметризованной модели подходящей архитектуры, и как, соответственно, должна выглядеть эталонная функция для сравнения методов обучения:

1) У неё нет локальных минимумов. (В любой точке кроме глобального минимума есть направление снижения loss или направление где loss в окрестностях вычислительной ошибки от нуля).
2) Её рельеф в каждой точке это каньон, сравнительно узкий и поворачивающийся под углом. Если брать не двумерную задачу, то и плоскость поворота тоже постепенно меняется.
3) Радиус кривизны поворота в среднем (но неравномерно) растёт по мере приближения к глобальному минимуму, так что при любой наперёд заданной скорости найдётся место, где алгортм в поворот уже не вписывается.
4) Ширина каньона в среднем сужается. (эмпирическая вторая производная в наилучшем направлени перпендикулярном направлению каньона).
5) В каньоне возможны развилки и тупики.
6) Расстояние "по дну" до глобального мимнимума не в разы, и даже не на порядок, а на много порядков превосходит расстояние до него по прямой.
8) Выйдя из каньона на небольшое расстояние а любую сторону градиентным спуском можно найти соседний каньон, часто лучше прежнего. (Как меняется расстояние до соседнего каньона в зависимости от расстояния случайного отступа от дня текущего предстоит ещё эмпирически изучить, Также как вероятность того, что новый каньон будет как минимум не хуже прежнего.

Очевидно, что функции которые хороши в сходимости на красивом рельефе или даже тупо выпуклом совершенно не обязятельно хороши на рельефе описанном выше. В частности очевидно почему нормальный градиентный спуск на градиенте собираемом на всём учебном датасете хуже любого метода иногда двигающегося тем или иным способом не по градиенту.

Это должно быть похоже на что-то вроде того, что на картинке. Ну и ещё глобальны минимум надо из точки (0,0) сдвинуть чтобы регуляризация тянула мимо глобального минимума.

P.S. Збыл добавить множитель, который будет делать каньоны более широкими вдалеке от глобального минимума, но это и самостоятельно не сложно.
👍2
Пример того как это выглядит для реального резнета на малюсеньком участочке.
😍1
Ну что ж, отрицательными результатами тоже надо иногда делиться. Итак берём ту же задачку гроккинга, что и в прошлых двух докладах, Берём модельку минимального допустимого размера (ембединг 96), грокаем и начинаем жестоко прунить. Остаётся всего 3800 весов, что кажется новый рекорд, хотя в этом деле ещё есть куда расти. Видно, что работа сосредоточилась в первой половине первого селфатеншена и трёх заключительных полносвязанных слоях.

Однако тут возможны две трактовки. С одной стороны сосредоточение работы в первых слоях может быть фундаментальным свойством гроккинга, с другой, у первых и последний слоёв просто всегда выше градиент в силу чисто математических причин. Попробуем проверить может ли прунинг заставить перенести расссчёты в более поздние слои.
👍2
Мы знаем, что иногда прунинг может достигать результатов похожих на гроккинг. В этом примере я беру такую же сеть, только чуть побольше и при нулевом weight_decay начинаю её прунить. Результат не такой красивый, но всё-таки интересный.
👍2
Возьмём самые пострадавшие от прунинга слои и скажем, что прунить их нужно гораздо слабее, а восстанавливать гораздо сильнее (их градиент будет считаться в 100 раз большим). Ну и что можно сказать. Выпрунить удалось на много на много меньше, и первый слой удалось зажать всего только до 321 против 473 в первом эксперименте. То есть выдавить рассчёты из первого слоя таким способом не удалось. И даже если настроить первому слою обучение в десять раз медленнее, и запретить батчнормы прунить (чтобы не приводить к преждевременному отмиранию нейронов) переместить рассчёты из первого слоя в более поздние не удаётся. Видимо у них там гнездо.
👍1🤔1
https://music.yandex.ru/album/35071153/track/135391083

Проклятье почти решённой задачи...

Вот допустим взялись вы за какаую-то задачу, и накопилп огромное количество инормации о ней, и уже почти решили. Стали бы вы публиковать свои промежуточные результаты, если вам не нужно по гранту отчитываться? Воможно, найдётся кто-то умный, кто вас послушает и сделает последний шаг лучше, чем вы,и это будет страшно полезно не только для него, но и для науки...

Допустим вы не стали, и продолжили работать над задачей, и задача не решилась, но теперь вы знаете о неё на много больше, без вопросов хватит на статью причём на топовой конфе. И осталось только попробовать ещё один нетривиальный эксперимент. А теперь стали бы?

Допустим опять не стали, перефигачили обучение, и теперь оно очень необычное, убедились что догадки о природе явления были если не исчерпывающими, то буквально правильными, потому что вы их проверили их другим способом, и вы даже запустили тот странноватый оптимизатор, который пришёл к вам в голову недавно. Теперь вы знаете о явление такое о чём никто не догадывается, и можете легко в два примера разбить аргументацию тех, кто публикуется с нашумевшими статьями а эту тему. И единственная проблема, что этот оптимизатор не дал того результата, который можно применять. Теперь вы знаете в деталях ещё один аспект явления, буквально видите как вектора разворачиваются в сторону решения, и в пазле не зватает только последнего, вероятно, самого ваэжного кусочка после которого можно будет прям получить сияюший результат.
Уже пора публиковаться или постараться последний шажок...

Звучит как мечта истинного естествоиспытателя и первопроходца. Вероятно что-то такое чувствовал Ньютон, который вынул из стола готовую работу по диференциальному исчислению только когда у него спросили ответ на конкретный вропрос, для которого она была нужна. Или как Ермак Тимофеевич.

Почему я назвал это проклатием? А кто вам сказал, что шаг последний? Статистика и опыт шепчут: "чуваки, ты ищешь северо-западный проход, и это не эвфимизм, а историческая аналогия".

Вот такое у меня для вас объяснение к этой песне если вы вдруг сами Сибири не покоряли, саблями не махали и понимаете о чём она не до конца.
👍2👏1
Data Fest 2025 - Call for Papers
Созываю доклады для любителей необычного на весенний датафест.

Секция DL Фронтир (гроккинг, прунинг, дистиляция, академия, и т.п...) для всех любителей копать глубже и узнавать сокровенные тайны глубокого обучения.
Ожидаются такие доклады как:
- "Локальных минимумов не существует, как на самом деле выглядит типичный ландшафт лосс функции"
- Воркшоп: "Поведение разных оптимизаторов на более реалистичной модельной задаче"
- "Гроккинг это такая дистиляция"
- "Прунинг это тоже своего рода гроккинг"

Приглашаю присоединяться к веселью если у вас есть наработки не укладывающиеся в рамки обычных секций, если вы изучаете что-то такое, где пока никому ничего не понятно, если вы экспериментируете с необычными или даже экстремальными подходами и архитектурами, если практически проверяете то, что все привыкли принимать на веру, заслуженно или незаслуженно. Если есть что-то о чём бы вы хотели поговорить в глубоком обучении, но обычно не с кем, приходите на нашу секцию, и возможно встретите не единомышленников, но таких же как вы глубокомышленников.

Свои идеи выступлений можно обсудить со мной, или сразу заявить доклад в официальную форму датафеста. Анонс можно и нужно распространять и показывать необычным людям, которых вы знаете лично.

Ваши "Свидетели Градиента"
🔥5
Причём существует два вида гроккинга, теперь я их называю гроккинг или обобщение первого и второго типа, и второй, тот который происходит когда сеть пытается выразить решение через наименьшее количество активных весов, является имманентным, присутствующим по построению свойством сетей с обучаемым коннектомом, просто потому что удаление всего (в разумных пределах), что можно удалить, одна из составных частей их алгоритма.
Собственно вот это, пример чего я приводил, это как раз он - гроккинг второго типа: https://news.1rj.ru/str/GradientWitnesses/192
🤔2
Минутка прикладного применения. Ошибка думать, что гроккинг может только быть или не быть, он может быть чуть-чуть.
Если у вас сложная задачка, которая плохо решается и у вас не ограничен вычислительный бюджет, иногда можно вымутить немного дополнительной точности простым приёмом:
1) Увеличиваем размер сетки в два-три раза.
2) Разбиваем обучение на два этапа первоначальный и второй. Этого можно не делать, но при экстремально больших weight_decay первоначальный этап обучения может портиться.
3) На втором этапе стараемся уменьшить дисперсию градиента, потому что гроккинг разрушается дисперсией. Для этого увеличиваем размеры батча, и/или увеличиваем моментумы, например AdamW ставим betas=(0.99, 9.57). Тут тоже можно переборщить. Интересно, что слишком большое сглаживание на первом этапе тоже может вредить, тут только чуйка и эксперименты.
4) Проверяем, что переобучение с выбранными вами параметрами идёт и сеть не разрушается.
5) Выкручиваем weight_decay в очень большие значения. Например 0.5 Если сеть обучается можно увеличить. Вам нужно значение раза в два меньше того при котором сеть разрушается. Тоже с lr Его можно увеличивать, но как минимум пол порядка надо оставить до той скорости на которой lr сеть развалит.
6) Нам пофигу на переобучение на train, пусть хоть в 100% упирается, смотрим только на validation. В таком режиме val тоже может сначала расти, а потом начать падать по мере деградации сети, так что возможно нужно будет выбрать момент чтобы остановиться. Но в общем играемся параметрами.
7) Profit. Или нифигашечки, тут уж как повезёт. Я на одной чисто научной задаче таким способом себе целый процент вымутил.
8) Рано или поздно опубликую угловую меру генерализации, по которой за этим процессом можно следить, но можно и без неё - на ощупь.
🤔3👍1
Мой мозг сломался об очень многомерную геометрию, и теперь мне была бы полезна помощь кого-нибудь, для кого геометрия миллионмерного пространства не на столько контрингтуитивна. Возможно тут такие есть. Суть в следующем:

Даны три длиннющих вектора не слишком отличающиеся друг от друга. Это градиенты посчитанные для нейросети на разных шагах. Косинусный угол между первым и вторым векторами 9 градусов. Между вторым и третьим - тоже 9 градусов. А между первым и третьим чуть меньше 18 градусов. Я предположил, как мне казалось, очень логично, что это означает, что первый поворот и второй поворот происходят в почти одной плоскости. Однако потом я попыталсля посчитать сколько это "почти". Я взял 3-плоскость заданную первым и вторым векторами. и первый ортогонализовал ко второму, как нас учат товарищи Грамм и Шмидт. А потом я взял вторую 3-плоскость, образованную векторами 2 и 3, и ортогонализовал 3-ий вектор ко второму. Таким образом у меня есть две плоскости, по моему первому предположению очень близкие, определённые через вектор 2, и ортогонализованный 1 и ортогонализаванный 3. Вернее я взял минус его, чтобы в ту же сторону смотрел. И вот опираясь на предположение, что плоскости очень близкие я предположил, что могу узнать что-то типа наименьшего угла между ними если посмотрю угол между векторами o1 b o3 - то есть ортогонализованные 1 и 3, смотрю я косинусный угол между ними, а он, внезапно 19 градусов, или даже 24.4540 для тройки векторов с взаимными углами 9.7593, 9.8875, 19.1968

И вот теперь вопрос, эти плоскости реально так сильно друг от друга отличаются, или я просто неправильно понимаю как узнать минимальный угол между ними? Потому что если смотреть на некоторые свойства, то они вроде как в почти одной плоскости, а если на другие, то кажется как будто и нет. :(

UPD: Мозг расклинило. За помощь спасибо: @foobar765, @YarHammer, @vetalnn
1