The primary goal of this work is to propose a methodology for discovering hyperparameters.
Hyperparameters aid systems in convergence when well-tuned and handcrafted. However,
to this end, poorly chosen hyperparameters leave practitioners in limbo, between concerns
with implementation or improper choice in hyperparameter and system configuration. We
specifically analyze the choice of learning rate in stochastic gradient descent (SGD), a popular
algorithm. As a secondary goal, we attempt the discovery of fixed points using smoothing of
the loss landscape by exploiting assumptions about its distribution to improve the update
rule in SGD. Smoothing of the loss landscape has been shown to make convergence possible in
large-scale systems and difficult black-box optimization problems. However, we use stochastic
value gradients (SVG) to smooth the loss landscape by learning a surrogate model and then
backpropagate through this model to discover fixed points on the real task SGD is trying to
solve. Additionally, we construct a gym environment for testing model-free algorithms, such
as Proximal Policy Optimization (PPO) as a hyperparameter optimizer for SGD. For tasks,
we focus on a toy problem and analyze the convergence of SGD on MNIST using model-free
and model-based reinforcement learning methods for control. The model is learned from
the parameters of the true optimizer and used specifically for learning rates rather than for
prediction. In experiments, we perform in an online and offline setting. In the online setting,
we learn a surrogate model alongside the true optimizer, where hyperparameters are tuned
in real-time for the true optimizer. In the offline setting, we show that there is more potential
in the model-based learning methodology than in the model-free configuration due to this
surrogate model that smooths out the loss landscape and makes for more helpful gradients
during backpropagation. / L’objectif principal de ce travail est de proposer une méthodologie de découverte des hyperparamètres.
Les hyperparamètres aident les systèmes à converger lorsqu’ils sont bien réglés et
fabriqués à la main. Cependant, à cette fin, des hyperparamètres mal choisis laissent les praticiens
dans l’incertitude, entre soucis de mise en oeuvre ou mauvais choix d’hyperparamètre et
de configuration du système. Nous analysons spécifiquement le choix du taux d’apprentissage
dans la descente de gradient stochastique (SGD), un algorithme populaire. Comme objectif
secondaire, nous tentons de découvrir des points fixes en utilisant le lissage du paysage des
pertes en exploitant des hypothèses sur sa distribution pour améliorer la règle de mise à jour
dans SGD. Il a été démontré que le lissage du paysage des pertes rend la convergence possible
dans les systèmes à grande échelle et les problèmes difficiles d’optimisation de la boîte noire.
Cependant, nous utilisons des gradients de valeur stochastiques (SVG) pour lisser le paysage
des pertes en apprenant un modèle de substitution, puis rétropropager à travers ce modèle
pour découvrir des points fixes sur la tâche réelle que SGD essaie de résoudre. De plus, nous
construisons un environnement de gym pour tester des algorithmes sans modèle, tels que
Proximal Policy Optimization (PPO) en tant qu’optimiseur d’hyperparamètres pour SGD.
Pour les tâches, nous nous concentrons sur un problème de jouet et analysons la convergence
de SGD sur MNIST en utilisant des méthodes d’apprentissage par renforcement sans modèle
et basées sur un modèle pour le contrôle. Le modèle est appris à partir des paramètres du
véritable optimiseur et utilisé spécifiquement pour les taux d’apprentissage plutôt que pour
la prédiction. Dans les expériences, nous effectuons dans un cadre en ligne et hors ligne.
Dans le cadre en ligne, nous apprenons un modèle de substitution aux côtés du véritable
optimiseur, où les hyperparamètres sont réglés en temps réel pour le véritable optimiseur.
Dans le cadre hors ligne, nous montrons qu’il y a plus de potentiel dans la méthodologie
d’apprentissage basée sur un modèle que dans la configuration sans modèle en raison de ce
modèle de substitution qui lisse le paysage des pertes et crée des gradients plus utiles lors de
la rétropropagation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32084 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Crouther, Paul |
| Contributors | Bacon, Pierre-Luc |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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