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Glosario (MT) › Entrenamiento y ajuste

MT137

Regularización

También: penalización L1/L2, decaimiento de pesos (weight decay), ridge, lasso

En inglés: Regularization

Toda restricción que se agrega al aprendizaje para impedir que el modelo se ajuste a la perfección a sus datos de entrenamiento, a cambio de generalizar mejor.

Chollet (2021) llama regularización a las técnicas que dificultan que un modelo se ajuste a la perfección a sus datos de entrenamiento, para que rinda mejor en validación: el modelo se vuelve más «regular», su curva más suave (2021, sec. 5.4.4). Es el remedio estándar contra el sobreajuste.

Penalizar los pesos. La forma clásica agrega un término a la función de pérdida: pérdida = error + λ·R(w). Con R = Σwᵢ² (norma L2) se obtiene la regresión ridge (Hoerl y Kennard, 1970), que en redes neuronales se llama weight decay (Witten et al., 2017, pp. 269, 399); con R = Σ|wᵢ| (norma L1), el lasso (Tibshirani, 1996). El gradiente de w² es 2w, que se achica junto con el peso: L2 encoge todo, pero casi nada llega a cero. El de |w| es constante: L1 empuja los pesos chicos hasta anularlos y así selecciona variables.

Lectura bayesiana. Minimizar error + λ‖w‖² equivale a buscar los pesos más probables bajo un prior gaussiano centrado en cero; un prior de Laplace, con más masa en el cero, da la penalización L1 (Witten et al., 2017, pp. 393–394). λ mide cuánto pesa el prior. La preferencia por lo simple deja de ser una máxima metodológica: es una hipótesis probabilística explícita (ver sesgo inductivo).

Otras formas. Detener el entrenamiento cuando empeora el error de validación (early stopping) (Witten et al., 2017, p. 269); el dropout; la aumentación de datos, que suma copias trasladadas, rotadas o recortadas de cada imagen (Witten et al., 2017, p. 437). Los grandes modelos de lenguaje suelen usar poca: GPT-3 entrenó con un weight decay de 0,1, «una pequeña cantidad de regularización» (Brown et al., 2020, app. B) [trad. propia].

Un enigma. Zhang y colegas (2017) mostraron que una red convolucional memoriza etiquetas asignadas al azar con o sin regularización explícita. La generalización de las redes profundas parece venir de otra parte: la arquitectura, los datos o alguna regularización implícita, quizá del propio descenso por gradiente. Buckner menciona esa línea (Soatto y Chiuso, 2014), pero la deja de lado por preliminar (2024, p. 119, n. 7).

Fuentes

  • Brown, T. B., Mann, B., Ryder, N., Subbiah, M., Kaplan, J., Dhariwal, P., Neelakantan, A., Shyam, P., Sastry, G., Askell, A., Agarwal, S., Herbert-Voss, A., Krueger, G., Henighan, T., Child, R., Ramesh, A., Ziegler, D. M., Wu, J., Winter, C., . . . Amodei, D. (2020). Language models are few-shot learners. In Advances in Neural Information Processing Systems (Vol. 33, pp. 1877–1901). Curran Associates. https://proceedings.neurips.cc/paper_files/paper/2020/hash/1457c0d6bfcb4967418bfb8ac142f64a-Abstract.html §
  • Buckner, C. J. (2024). From deep learning to rational machines: What the history of philosophy can teach us about the future of artificial intelligence. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oso/9780197653302.001.0001 §
  • Chollet, F. (2021). Deep learning with Python (2nd ed.). Manning Publications. §
  • Witten, I. H., Frank, E., Hall, M. A., & Pal, C. J. (2017). Data mining: Practical machine learning tools and techniques (4th ed.). Morgan Kaufmann. https://doi.org/10.1016/C2015-0-02071-8 §