Applied Scientist 2 · Phone Screen ML Fundamentals

Microsoft AS 正则化项比较:L1、L2、Dropout 与 Early Stopping

把参数惩罚、训练随机化和提前停止分清,比较稀疏性、权重收缩、训练推理差异与验证集选择。

题目重点:把参数惩罚、训练随机化和提前停止分清,比较稀疏性、权重收缩、训练推理差异与验证集选择。

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。

  • 训练版目标 L(θ)=经验损失+λR(θ),λ≥0;是否惩罚 bias、归一化层参数或 embedding 须明确。
  • 示例讨论监督学习的过拟合控制,不假定特定模型/数据规模;训练/验证/test 正确分离。
  • λ 与停止轮次只在验证集上选,不在最终测试集反复调参。

解题路线

  1. L1 使用 R=Σ|θ_i|,在零处不可微但可用次梯度/近端方法,倾向把部分权重压到精确 0,可作稀疏选择;高度相关特征可能不稳定择一。
  2. L2 使用 R=Σθ_i²(或约定 1/2 系数),梯度使权重平滑收缩而通常不精确为零;对共线特征分摊更稳定。不同 optimizer 的 weight decay 与把 L2 加到 loss 只有在条件满足时等价,不能一概混同。
  3. Dropout 训练时随机屏蔽激活、推理时关闭并按实现约定缩放,属于随机化正则,不是同一个形式的参数范数项;LN/BN 与 Dropout 的交互需实验。
  4. Early Stopping 监控验证指标并停止训练、保留最佳 checkpoint,限制过拟合;要设置最小改善和耐心,避免噪声导致过早停。
  5. 从 train/val learning curve 判断是高方差还是高偏差;若训练集本身拟合差,盲目加大正则可能更差。做 λ 网格或对数搜索并报告分层指标。

手动走一遍

两个高度相关特征预测相同信号时,L1 可能让一个权重归零、另一个保留;L2 常把权重都缩小。训练误差 1%、验证误差 20% 可能有过拟合,适度正则可试;若训练/验证误差都高,先查模型能力和数据质量。

规模与取舍

L1/L2 每步额外 O(P) 参数操作;Dropout 每步生成 O(A) 激活掩码;Early Stopping 增加验证评估次数和最佳 checkpoint 存储。P/A 分别为被惩罚参数/激活数量,真正成本随架构和频率变。

易错点与追问

容易失分的边界

  • 把 L1、L2 说成完全相同,只是系数不同。
  • 宣称 L2 必定给稀疏零权重。
  • 把 Dropout 当推理时也随机丢激活。
  • 用 test 集反复选择 λ 并报同一 test 分数。
  • 训练已严重欠拟合仍继续加大正则。

继续深挖

  • Elastic Net 为何结合 L1/L2?
  • AdamW 的 decoupled weight decay 与 L2 penalty 有什么差异?
  • 稀疏高维特征和共线特征分别偏好何种惩罚?
  • 早停监控不平衡数据时选哪个验证指标?
✓已复制微信号!