模型越宽,优化真的会越难吗?从矩阵算子范数看神经网络优化器
发布时间:2026年10月20日
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发布者: Congcong Zhao
主讲人: Yiping Lu(Peking University)
活动时间: 从 2026-10-28 10:00 到 11:30
场地: Room 9, Quan Zhai, BICMR
为什么同一种优化器,在小模型上效果很好,但当模型变宽、参数规模变大之后,训练却可能变得不稳定?我们把 AdamW、Muon 等常见优化器统一放到“矩阵算子范数下的最速下降”这个视角中重新理解。进一步地,我们也关心一个更底层的问题:矩阵算子范数,是否真的能够刻画神经网络内部更本质的几何结构,并因此解释不同优化器在宽度变化下的行为差异?我们希望从更底层的几何结构出发,解释优化器为什么会随着模型宽度变化而表现不同。在分析过程中,我们发现,传统的矩阵范数放到深层网络里并不好用,因为它们难以逐层组合,也就很难给出对网络宽度不敏感的稳定性保证。为了解决这个问题,我们提出了一类均值归一化的算子范数,并基于它构造出更适合宽模型的优化方式,例如重缩放版 AdamW、行归一化和列归一化方法。直观来说,我们是在寻找一种更合理的更新尺度,让每一层在模型不断变宽时依然能够保持训练稳定。进一步地,我们给出了一套更系统的学习率缩放规律 (在),用来说明超参数应该如何随着模型宽度一起变化,这也让小模型到大模型之间的超参数迁移更有依据。我们的理论结果表明,Muon 的平滑性常数在最坏情况下会随着宽度增长到 $O(\sqrt{Width})$,而我们提出的行归一化方法则可以做到对宽度不敏感。基于这些分析,我们进一步提出了优化器 MOGA。在 GPT-2 和 LLaMA 的大规模预训练实验中,我们观察到 MOGA,尤其是行归一化版本,能够取得与 Muon 相当的效果,并且在大 token、低 loss 阶段表现出更高的训练效率。
