FtrlOptimizer

class paddle.fluid.optimizer.FtrlOptimizer(learning_rate, l1=0.0, l2=0.0, lr_power=-0.5, parameter_list=None, regularization=None, grad_clip=None, name=None)[源代码]

该接口实现FTRL (Follow The Regularized Leader) Optimizer.

FTRL 原始论文: ( https://www.eecs.tufts.edu/~dsculley/papers/ad-click-prediction.pdf)

\[\begin{split}&\qquad new\_accum=squared\_accum+grad^2\\\\ &\qquad if(lr\_power==−0.5):\\ &\qquad \qquad linear\_accum+=grad-\frac{\sqrt{new\_accum}-\sqrt{squared\_accum}}{learning\_rate*param}\\ &\qquad else:\\ &\qquad \qquad linear\_accum+=grad-\frac{new\_accum^{-lr\_power}-accum^{-lr\_power}}{learning\_rate*param}\\\\ &\qquad x=l1*sign(linear\_accum)−linear\_accum\\\\ &\qquad if(lr\_power==−0.5):\\ &\qquad \qquad y=\frac{\sqrt{new\_accum}}{learning\_rate}+(2*l2)\\ &\qquad \qquad pre\_shrink=\frac{x}{y}\\ &\qquad \qquad param=(abs(linear\_accum)>l1).select(pre\_shrink,0.0)\\ &\qquad else:\\ &\qquad \qquad y=\frac{new\_accum^{-lr\_power}}{learning\_rate}+(2*l2)\\ &\qquad \qquad pre\_shrink=\frac{x}{y}\\ &\qquad \qquad param=(abs(linear\_accum)>l1).select(pre\_shrink,0.0)\\\\ &\qquad squared\_accum+=grad^2\end{split}\]

参数

  • learning_rate (float|Variable)- 全局学习率。
  • parameter_list (list, 可选) - 指定优化器需要优化的参数。在动态图模式下必须提供该参数;在静态图模式下默认值为None,这时所有的参数都将被优化。
  • l1 (float,可选) - L1 regularization strength,默认值0.0。
  • l2 (float,可选) - L2 regularization strength,默认值0.0。
  • lr_power (float,可选) - 学习率降低指数,默认值-0.5。
  • regularization (WeightDecayRegularizer,可选) - 正则化方法。支持两种正则化策略: L1DecayL2Decay 。如果一个参数已经在 ParamAttr 中设置了正则化,这里的正则化设置将被忽略; 如果没有在 ParamAttr 中设置正则化,这里的设置才会生效。默认值为None,表示没有正则化。
  • grad_clip (GradientClipBase, 可选) – 梯度裁剪的策略,支持三种裁剪策略: GradientClipByGlobalNormGradientClipByNormGradientClipByValue 。 默认值为None,此时将不进行梯度裁剪。
  • name (str, 可选) - 可选的名称前缀,一般无需设置,默认值为None。

抛出异常

  • ValueError - 如果 learning_rate , rho , epsilon , momentum 为 None.

代码示例

import paddle
import paddle.fluid as fluid
import numpy as np

place = fluid.CPUPlace()
main = fluid.Program()
with fluid.program_guard(main):
    x = fluid.layers.data(name='x', shape=[13], dtype='float32')
    y = fluid.layers.data(name='y', shape=[1], dtype='float32')
    y_predict = fluid.layers.fc(input=x, size=1, act=None)
    cost = fluid.layers.square_error_cost(input=y_predict, label=y)
    avg_cost = fluid.layers.mean(cost)

    ftrl_optimizer = fluid.optimizer.Ftrl(learning_rate=0.1)
    ftrl_optimizer.minimize(avg_cost)

    fetch_list = [avg_cost]
    train_reader = paddle.batch(
        paddle.dataset.uci_housing.train(), batch_size=1)
    feeder = fluid.DataFeeder(place=place, feed_list=[x, y])
    exe = fluid.Executor(place)
    exe.run(fluid.default_startup_program())
    for data in train_reader():
        exe.run(main, feed=feeder.feed(data), fetch_list=fetch_list)

注意:目前, FtrlOptimizer 不支持 sparse parameter optimization。

方法

minimize(loss, startup_program=None, parameter_list=None, no_grad_set=None)

通过更新parameter_list来添加操作,进而使损失最小化。

该算子相当于backward()和apply_gradients()功能的合体。

参数

  • loss (Variable) – 需要最小化的损失值变量
  • startup_program (Program, 可选) – 用于初始化parameter_list中参数的 Program , 默认值为None,此时将使用 default_startup_program
  • parameter_list (list, 可选) – 待更新的Parameter或者Parameter.name组成的列表, 默认值为None,此时将更新所有的Parameter
  • no_grad_set (set, 可选) – 不需要更新的Parameter或者Parameter.name组成的集合,默认值为None
返回
tuple(optimize_ops, params_grads),其中optimize_ops为参数优化OP列表;param_grads为由(param, param_grad)组成的列表,其中param和param_grad分别为参数和参数的梯度。该返回值可以加入到 Executor.run() 接口的 fetch_list 参数中,若加入,则会重写 use_prune 参数为True,并根据 feedfetch_list 进行剪枝,详见 Executor 的文档。
返回类型
tuple

clear_gradients()

注意:

1. 该API只在 Dygraph 模式下生效

清除需要优化的参数的梯度。

代码示例

import paddle.fluid as fluid
import numpy as np

with fluid.dygraph.guard():
    value = np.arange(26).reshape(2, 13).astype("float32")
    a = fluid.dygraph.to_variable(value)
    linear = fluid.Linear(13, 5, dtype="float32")
    optimizer = fluid.optimizer.FtrlOptimizer(learning_rate=0.02,
                                              parameter_list=linear.parameters())
    out = linear(a)
    out.backward()
    optimizer.minimize(out)
    optimizer.clear_gradients()

current_step_lr()

注意:

1. 该API只在 Dygraph 模式下生效

获取当前步骤的学习率。当不使用LearningRateDecay时,每次调用的返回值都相同,否则返回当前步骤的学习率。

返回 当前步骤的学习率。

返回类型 float

代码示例

import paddle.fluid as fluid
import numpy as np

# example1: LearningRateDecay is not used, return value is all the same
with fluid.dygraph.guard():
    emb = fluid.dygraph.Embedding([10, 10])
    adam = fluid.optimizer.Adam(0.001, parameter_list = emb.parameters())
    lr = adam.current_step_lr()
    print(lr) # 0.001

# example2: PiecewiseDecay is used, return the step learning rate
with fluid.dygraph.guard():
    inp = np.random.uniform(-0.1, 0.1, [10, 10]).astype("float32")
    linear = fluid.dygraph.nn.Linear(10, 10)
    inp = fluid.dygraph.to_variable(inp)
    out = linear(inp)
    loss = fluid.layers.reduce_mean(out)

    bd = [2, 4, 6, 8]
    value = [0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0]
    adam = fluid.optimizer.Adam(fluid.dygraph.PiecewiseDecay(bd, value, 0),
                       parameter_list=linear.parameters())

    # first step: learning rate is 0.2
    np.allclose(adam.current_step_lr(), 0.2, rtol=1e-06, atol=0.0) # True

    # learning rate for different steps
    ret = [0.2, 0.2, 0.4, 0.4, 0.6, 0.6, 0.8, 0.8, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0]
    for i in range(12):
        adam.minimize(loss)
        lr = adam.current_step_lr()
        np.allclose(lr, ret[i], rtol=1e-06, atol=0.0) # True