算法人生(18):從神經網絡的“剪枝策略”看“怎么找回時間”

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人們現在是用各種算法模擬人類的行為,其實,算法的思路也可以反向用于我們的工作、生活中。比如正文分享的這種剪枝策略。

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IT人的工作和生活難平衡這事,到底要怎么解決呢,讓我們從神經網絡的“剪枝策略”中找點靈感吧!

剪枝策略是指訓練和優化深度神經網絡時采取的一種技術,從名字就知道,它就像修剪樹木一樣,去除不必要的枝葉,讓主干更加清晰,更有利于模型的健康成長。它旨在減少模型中的參數數量和計算量,從而提高模型的效率和性能。剪枝策略的核心思想是通過刪除不必要的神經元或連接來簡化網絡結構,同時盡量保持模型的性能不受影響。

下面,讓我們來簡單了解下剪枝策略。

一、剪枝策略的原理

  1. 冗余神經元和連接:在深度神經網絡中,存在著大量的冗余神經元和連接,它們對最終的模型性能貢獻不大。剪枝策略的原理就是通過識別和刪除這些冗余神經元和連接,從而減少模型的參數數量和計算量。
  2. 稀疏性和泛化能力:神經網絡中的稀疏性(sparsity)可以提高模型的泛化能力,即對未見過的數據的適應能力。剪枝策略通過創建稀疏模型,即刪除部分參數和連接,從而提高模型的泛化能力,并減少過擬合的風險。
  3. 精簡模型結構:剪枝策略可以將復雜的模型結構精簡化,使其更加簡潔和高效。這有助于減少模型的存儲空間和計算資源的消耗,并提高模型的部署效率。

二、剪枝策略的步驟

  1. 初始化:首先,需要對深度神經網絡進行訓練,以獲得一個初始的模型。這個模型可以是在標準數據集上進行訓練得到的,也可以是已經存在的預訓練模型。
  2. 重要性評估:接下來,需要對模型中的參數和連接進行重要性評估。通常使用的方法包括基于梯度的方法、敏感性分析等。這些方法可以幫助確定哪些參數和連接對模型的性能貢獻最小,從而成為剪枝的候選對象。
  3. 剪枝決策:根據重要性評估的結果,制定剪枝決策,即決定哪些參數和連接需要被剪掉。通常,可以設置一個閾值來確定剪枝的策略,將那些重要性低于閾值的參數和連接刪除。
  4. 剪枝操作:根據剪枝決策,對模型進行剪枝操作,刪除那些不必要的神經元和連接。
  5. 微調和重訓練:在剪枝操作之后,需要對剪枝后的模型進行微調和重訓練,以恢復模型的性能。這一步驟通常需要在原始數據集上進行進一步的訓練,以確保模型在剪枝后仍然具有良好的泛化能力和性能。

三、剪枝策略的分類

  • 預剪枝:通常基于一些預設的規則或閾值,在構建決策樹或神經網絡的過程中,提前停止節點的進一步分裂或權重的學習。如限制樹的最大深度、節點所需的樣本數等。
  • 后剪枝:先完全構建決策樹或神經網絡模型,之后從底部向上檢查每個子樹,如果某個子樹被替換為單個節點后,整體性能(如交叉驗證誤差)沒有明顯下降,則執行剪枝操作,即用該節點代表整個子樹。

由以上的原理、步驟和分類,我們可以看出”剪枝策略”的基礎是“有冗余”、“刪除冗余連接”以提升整體“效率”,同時它有“重要性評估”的步驟,加上”預剪枝“和”后剪枝”兩種方法有策略性地實現了“剪枝”。那我們的這難以平衡的生活,是否也可以運用這一策略來找回那不知道去哪的時間呢?

首先,我們需要整理出自己生活中哪些事情是”冗余“的,比如某個時間段的閑聊,比如某些沒有效率的溝通方式,又或者是對部分娛樂八卦的追蹤等,每個人的情況不一樣,冗余的標準也不一樣,需自行根據自己的標準來整理冗余有哪些。

然后,看哪些冗余是可以刪減的,哪些是可以減少發生頻率的,哪些是可以縮短時間的。能刪除連接的,就刪除掉連接。實在刪不掉或不忍刪掉的,就賦予它一個“重要性”分數,給它設定具體的啟動標準,比如什么場景下,什么時間可以啟動,啟動后賦予的最大時長是多少。假設,追八卦有個啟動標準,那可以設定每天下班勞累一天后的時間,自己的精力也處于低峰期了,又是下班的坐車的路上,這時就是追八卦的時間,到家后就停止追八卦了。(只是舉例,大家舉一反三?。?。

接著,對于剪枝的兩個分類方法,可以類比我們在時間管理中經常會用到的“優先級矩陣”和“回顧與調整”

  • 優先級矩陣(預剪枝):這是一種預先確定任務重要性和緊急性的方法,把我們日常的任務分為四類:重要且緊急、重要但不緊急、不重要但緊急、不重要且不緊急。通過這種分類,可以“剪除”那些不重要或低優先級的任務,優先聚焦于真正有價值的工作,避免時間浪費在瑣碎或無關緊要的事情上。
  • 回顧與調整(后剪枝):類似于Sprint開發中,Sprint回顧會通過定期回顧已完成的Sprint中遇到的問題或做的很好的地方,以此來幫助我們后續的Sprint能夠及時的發揮好的地方,避免做的不好的地方。這種“回顧并調整的方式”就類似于后剪枝。通過分析哪些計劃被執行得高效、哪些活動占用了過多時間卻收效甚微,你可以“剪掉”那些低效的習慣、會議或日?;顒?,調整未來的時間規劃,以實現更優的時間利用。比如每天早上回顧下昨天做的事情和今天要做的事情,梳理下哪些事情以后可以避免,哪些事情應該投入更多的精力等等。這種回顧可以是每日、每周或每月進行,依據個人的具體情況而定。

此外,在執行過程中,我們還要根據任務的實際難易程度和進度來適時調整時間分配,比如發現某任務耗時遠超預期,及時重新規劃后續任務。

通過以上這樣的類比,我們可以看到,雖然時間管理和機器學習是兩個截然不同的領域,但在優化資源分配、提升效率的目標下,兩者采用了類似的策略思路:既有事前的策略規劃以預防無效勞動(預剪枝),也有事后反饋和調整機制以不斷優化(后剪枝)。具體的實際操作或許千差萬別,但是指導著具體操作的思維方式可能很類似哦!

如果你也知道有哪些機器學習的思維可以應用到我們的日常生活中,歡迎交流分享。

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