Applied Scientist · ML Breadth

Amazon ML:L1/L2 正则,稀疏性、尺度和 Optimizer 合同

对比绝对值与平方惩罚、近端soft-threshold及多重共线性,衔接AdamW解耦区别。

题目重点:对比绝对值与平方惩罚、近端soft-threshold及多重共线性,衔接AdamW解耦区别。

题意与假设

这道练习题保留了面经中值得训练的核心约束,并将需要澄清的条件单独列出。现场拿到变体时,先和面试官确认这些条件。

  • loss采用Ldata+λ||w||1或Ldata+(λ/2)||w||²2,λ≥0,bias是否惩罚另定。
  • 特征尺度影响同一惩罚的实际作用;不是不预处理直接比较两个λ数值。

解题路线

  1. L2导数λw平滑缩小权重,L1非零处subgradient λsign(w),0处是区间。稀疏性常来自目标几何/近端更新,不把简单减固定sign就说每次必稳定得到精确零。
  2. L1近端step soft-threshold(w−ηg,ηλ),幅值≤ηλ变0,否则向0缩阈值;L2近端为v/(1+ηλ)。这与把正则项梯度放进某optimizer不是同一具体更新。
  3. L1可选出少量特征,相关特征可能选谁不稳;L2常把相关信号分担,系数可解释仍受编码/共线/标准化影响,不把非零权重当因果。
  4. 正规化/惩罚只由训练/validation调λ,test保留;λ大可能欠拟合,数据泄漏或坏label不能靠正则自动解决。看学习曲线与重复抽样的参数/预测稳定性。
  5. Adam下L2梯度进moment不等于AdamW解耦衰减,另见q128。训练loss的sum/mean与样本数改变λ的相对强度,必须定义。
  6. 若混合L1/L2 elastic-net,两个系数/比例清楚,稀疏与组相关性取舍用任务评估,不因多一种正则就保证更好。

手动走一遍

自拟prox输入v=(0.1,−2)、阈值0.2,L1输出(0,−1.8);L2若ηλ0.2输出约(0.0833,−1.6667)。前者可精确置零,后者非零持续缩小,体现不同更新。

规模与取舍

P参数惩罚/梯度或逐坐标prox O(P)时间,额外少量状态;稀疏结果能否降低推理成本取决于存储/kernel,零多不自动让dense GEMM更快。

易错点与追问

容易失分的边界

  • L1在0强行取唯一导数。
  • sign梯度一步就保证稀疏收敛。
  • 尺度未控比较λ。
  • L2等同任意optimizer decay。
  • 零多就保证GPU加速。

继续深挖

  • 相关特征L1选择如何检稳定?
  • sum loss与mean loss怎样换λ?
  • group sparsity怎样定义?
  • bias/LN是否惩罚怎样消融?
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