損失関数の局所最適解と大域最適解に関する説明として、最も適切なものを1つ選べ。
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解説
正解 B
この問題の論点:凸な損失関数と最適解
ポイント
損失関数が凸関数なら局所最適解は大域最適解と一致します。非凸なニューラルネットワークの損失関数では、この保証がありません。
選択肢ごとの解説
- A
不適切
多層のニューラルネットワークの損失関数は、一般に凸関数ではありません(非凸)。多数の局所最適解や鞍点をもちうるため、勾配降下法で見つけた解が大域最適解である保証はありません。
- B
適切 正解
凸関数は、グラフ上の2点を結ぶ線分がグラフと同じかそれより上にある関数です。局所的に最小の点があれば、それが全体でも最小になります。線形回帰の二乗誤差は、重みについて凸関数です。
- C
不適切
学習率を小さくすると、重みは初期値から坂を下った先にある最寄りのくぼみに、そのまま収まりやすくなります。小さな学習率は大域最適解への到達を保証せず、局所最適解から抜け出しにくくする面もあります。
- D
不適切
大域最適解は、訓練データに対する損失を最小にする点にすぎません。訓練データに合わせすぎた結果、過学習で汎化性能が下がることもあります。最適化と汎化は別の問題です。
試験での狙われ方
線形モデルとニューラルネットワークの損失関数の形の違いや、最適化と汎化の区別を問う形が考えられます。
参考
- G検定 試験出題範囲(シラバス2024)第1.4版 (技術分野 項目16 最適化手法)
- Goodfellow, Bengio, Courville, Deep Learning (2016) (8.2.2 Local Minima)