Pytorch学习---深度神经网络

在深度学习中也借鉴了这样的结构,每一个神经元(上面说到的简单单元)接受输入x,通过带权重w的连接进行传递,将总输入信号与神经元的阈值进行比较,最后通过激活函数处理确定是否激活,并将激活后的计算结果y输出,而我们所说的训练,所训练的就是这里面的权重w。

 

激活函数


介绍神经网络的时候已经说到,神经元会对化学物质的刺激进行,当达到一定程度的时候,神经元才会兴奋,并向其他神经元发送信息。神经网络中的激活函数就是用来判断我们所计算的信息是否达到了往后面传输的条件。

 

为什么激活函数都是非线性的


在神经网络的计算过程中,每层都相当于矩阵相乘,无论神经网络有多少层输出都是输入的线性组合,就算我们有几千层的计算,无非还是个矩阵相乘,和一层矩阵相乘所获得的信息差距不大,所以需要激活函数来引入非线性因素,使得神经网络可以任意逼近任何非线性函数,这样神经网络就可以应用到众多的非线性模型中,增加了神经网络模型泛化的特性。早期研究神经网络主要采用sigmoid函数或者tanh函数,输出有界,很容易充当下一层的输入。 近些年Relu函数及其改进型(如Leaky-ReLU、P-ReLU、R-ReLU等),由于计算简单、效果好所以在多层神经网络中应用比较多。

但是sigmod由于需要进行指数运算(这个对于计算机来说是比较慢,相比relu),再加上函数输出不是以0为中心的(这样会使权重更新效率降低),当输入稍微远离了座标原点,函数的梯度就变得很小了(几乎为零)。在神经网络反向传播的过程中不利于权重的优化,这个问题叫做梯度饱和,也可以叫梯度弥散。这些不足,所以现在使用到sigmod基本很少了,基本上只有在做二元分类(0,1)时的输出层才会使用。可以用全连接层+sigmod来当做注意力模型。

 

与sigmoid函数类似,当输入稍微远离了座标原点,梯度还是会很小,但是好在tanh是以0为中心点,如果使用tanh作为激活函数,还能起到归一化(均值为0)的效果。一般二分类问题中,隐藏层用tanh函数,输出层用sigmod函数,但是随着Relu的出现所有的隐藏层基本上都使用relu来作为激活函数了。

当输入是负数的时候,ReLU是完全不被激活的,这就表明一旦输入到了负数,ReLU就会死掉。但是到了反向传播过程中,输入负数,梯度就会完全到0,这个和sigmod函数、tanh函数有一样的问题。 但是实际的运用中,该缺陷的影响不是很大。

 

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