基于梯度爆炸的解决方法:clip gradient

1. 梯度爆炸的影响

在一个只有一个隐藏节点的网络中，损失函数和权值w偏置b构成error surface，其中有一堵墙，如下所示

损失函数每次迭代都是每次一小步，但是当遇到这堵墙时，在墙上的某点计算梯度，梯度会瞬间增大，指向某处不理想的位置。如果我们使用缩放，可以把误导控制在可接受范围内，如虚线箭头所示

2. 解决梯度爆炸问题的方法

通常会使用一种叫”clip gradients “的方法. 它能有效地权重控制在一定范围之内.

算法步骤如下。

首先设置一个梯度阈值：clip_gradient

在后向传播中求出各参数的梯度，这里我们不直接使用梯度进去参数更新，我们求这些梯度的l2范数

然后比较梯度的l2范数||g||与clip_gradient的大小

如果前者大，求缩放因子clip_gradient/||g||,　由缩放因子可以看出梯度越大，则缩放因子越小，这样便很好地控制了梯度的范围

最后将梯度乘上缩放因子便得到最后所需的梯度

3. 有无clip_gradient在GRU模型中的结果比较

无clip_gradient

可以很清楚地发现在2000次迭代出发生了梯度爆炸，最终影响了训练的效果。 　

有clip_gradient

可以发现clip_gradient在前期有效了控制了梯度爆炸的影响，使得最终的loss能下降到满意的结果