21-梯度累积原理与实现

一、基本概念

在深度学习训练的时候，数据的batch size大小受到GPU内存限制，batch size大小会影响模型最终的准确性和训练过程的性能。在GPU内存不变的情况下，模型越来越大，那么这就意味着数据的batch size智能缩小，这个时候，梯度累积（Gradient Accumulation）可以作为一种简单的解决方案来解决这个问题。

二、Batch size的作用

训练数据的Batch size大小对训练过程的收敛性，以及训练模型的最终准确性具有关键影响。通常，每个神经网络和数据集的Batch size大小都有一个最佳值或值范围。
[^1]不同的神经网络和不同的数据集可能有不同的最佳Batch size大小。
选择Batch size的时候主要考虑两个问题：
泛化性：大的Batch size可能陷入局部最小值。陷入局部最小值则意味着神经网络将在训练集之外的样本上表现得很好，这个过程称为泛化。因此，泛化性一般表示过度拟合。
收敛速度：小的Batch size可能导致算法学习收敛速度慢。网络模型在每个Batch的更新将会确定下一次Batch的更新起点。每次Batch都会训练数据集中，随机抽取训练样本，因此所得到的梯度是基于部分数据噪声的估计。在单