算法人生(18):从神经网络的“剪枝策略”看“怎么找回时间”

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人们现在是用各种算法模拟人类的行为,其实,算法的思路也可以反向用于我们的工作、生活中。比如正文分享的这种剪枝策略。

IT人的工作和生活难平衡这事,到底要怎么解决呢,让我们从神经网络的“剪枝策略”中找点灵感吧!

剪枝策略是指训练和优化深度神经网络时采取的一种技术,从名字就知道,它就像修剪树木一样,去除不必要的枝叶,让主干更加清晰,更有利于模型的健康成长。它旨在减少模型中的参数数量和计算量,从而提高模型的效率和性能。剪枝策略的核心思想是通过删除不必要的神经元或连接来简化网络结构,同时尽量保持模型的性能不受影响。

下面,让我们来简单了解下剪枝策略。

一、剪枝策略的原理

  1. 冗余神经元和连接:在深度神经网络中,存在着大量的冗余神经元和连接,它们对最终的模型性能贡献不大。剪枝策略的原理就是通过识别和删除这些冗余神经元和连接,从而减少模型的参数数量和计算量。
  2. 稀疏性和泛化能力:神经网络中的稀疏性(sparsity)可以提高模型的泛化能力,即对未见过的数据的适应能力。剪枝策略通过创建稀疏模型,即删除部分参数和连接,从而提高模型的泛化能力,并减少过拟合的风险。
  3. 精简模型结构:剪枝策略可以将复杂的模型结构精简化,使其更加简洁和高效。这有助于减少模型的存储空间和计算资源的消耗,并提高模型的部署效率。

二、剪枝策略的步骤

  1. 初始化:首先,需要对深度神经网络进行训练,以获得一个初始的模型。这个模型可以是在标准数据集上进行训练得到的,也可以是已经存在的预训练模型。
  2. 重要性评估:接下来,需要对模型中的参数和连接进行重要性评估。通常使用的方法包括基于梯度的方法、敏感性分析等。这些方法可以帮助确定哪些参数和连接对模型的性能贡献最小,从而成为剪枝的候选对象。
  3. 剪枝决策:根据重要性评估的结果,制定剪枝决策,即决定哪些参数和连接需要被剪掉。通常,可以设置一个阈值来确定剪枝的策略,将那些重要性低于阈值的参数和连接删除。
  4. 剪枝操作:根据剪枝决策,对模型进行剪枝操作,删除那些不必要的神经元和连接。
  5. 微调和重训练:在剪枝操作之后,需要对剪枝后的模型进行微调和重训练,以恢复模型的性能。这一步骤通常需要在原始数据集上进行进一步的训练,以确保模型在剪枝后仍然具有良好的泛化能力和性能。

三、剪枝策略的分类

  • 预剪枝:通常基于一些预设的规则或阈值,在构建决策树或神经网络的过程中,提前停止节点的进一步分裂或权重的学习。如限制树的最大深度、节点所需的样本数等。
  • 后剪枝:先完全构建决策树或神经网络模型,之后从底部向上检查每个子树,如果某个子树被替换为单个节点后,整体性能(如交叉验证误差)没有明显下降,则执行剪枝操作,即用该节点代表整个子树。

由以上的原理、步骤和分类,我们可以看出”剪枝策略”的基础是“有冗余”、“删除冗余连接”以提升整体“效率”,同时它有“重要性评估”的步骤,加上”预剪枝“和”后剪枝”两种方法有策略性地实现了“剪枝”。那我们的这难以平衡的生活,是否也可以运用这一策略来找回那不知道去哪的时间呢?

首先,我们需要整理出自己生活中哪些事情是”冗余“的,比如某个时间段的闲聊,比如某些没有效率的沟通方式,又或者是对部分娱乐八卦的追踪等,每个人的情况不一样,冗余的标准也不一样,需自行根据自己的标准来整理冗余有哪些。

然后,看哪些冗余是可以删减的,哪些是可以减少发生频率的,哪些是可以缩短时间的。能删除连接的,就删除掉连接。实在删不掉或不忍删掉的,就赋予它一个“重要性”分数,给它设定具体的启动标准,比如什么场景下,什么时间可以启动,启动后赋予的最大时长是多少。假设,追八卦有个启动标准,那可以设定每天下班劳累一天后的时间,自己的精力也处于低峰期了,又是下班的坐车的路上,这时就是追八卦的时间,到家后就停止追八卦了。(只是举例,大家举一反三啊)。

接着,对于剪枝的两个分类方法,可以类比我们在时间管理中经常会用到的“优先级矩阵”和“回顾与调整”

  • 优先级矩阵(预剪枝):这是一种预先确定任务重要性和紧急性的方法,把我们日常的任务分为四类:重要且紧急、重要但不紧急、不重要但紧急、不重要且不紧急。通过这种分类,可以“剪除”那些不重要或低优先级的任务,优先聚焦于真正有价值的工作,避免时间浪费在琐碎或无关紧要的事情上。
  • 回顾与调整(后剪枝):类似于Sprint开发中,Sprint回顾会通过定期回顾已完成的Sprint中遇到的问题或做的很好的地方,以此来帮助我们后续的Sprint能够及时的发挥好的地方,避免做的不好的地方。这种“回顾并调整的方式”就类似于后剪枝。通过分析哪些计划被执行得高效、哪些活动占用了过多时间却收效甚微,你可以“剪掉”那些低效的习惯、会议或日常活动,调整未来的时间规划,以实现更优的时间利用。比如每天早上回顾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,哪些事情应该投入更多的精力等等。这种回顾可以是每日、每周或每月进行,依据个人的具体情况而定。

此外,在执行过程中,我们还要根据任务的实际难易程度和进度来适时调整时间分配,比如发现某任务耗时远超预期,及时重新规划后续任务。

通过以上这样的类比,我们可以看到,虽然时间管理和机器学习是两个截然不同的领域,但在优化资源分配、提升效率的目标下,两者采用了类似的策略思路:既有事前的策略规划以预防无效劳动(预剪枝),也有事后反馈和调整机制以不断优化(后剪枝)。具体的实际操作或许千差万别,但是指导着具体操作的思维方式可能很类似哦!

如果你也知道有哪些机器学习的思维可以应用到我们的日常生活中,欢迎交流分享。

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