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激活函数 | 深度学习领域最常用的10个激活函数,详解数学原理及优缺点(2)
CV研究院 | 2021-03-05 21:46:20    阅读:992   发布文章

7. Softmax

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Softmax 是用于多类分类问题的激活函数,在多类分类问题中,超过两个类标签则需要类成员关系。对于长度为 K 的任意实向量,Softmax 可以将其压缩为长度为 K,值在(0,1)范围内,并且向量中元素的总和为 1 的实向量。

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Softmax 与正常的 max 函数不同:max 函数仅输出最大值,但 Softmax 确保较小的值具有较小的概率,并且不会直接丢弃。我们可以认为它是 argmax 函数的概率版本或「soft」版本。

Softmax 函数的分母结合了原始输出值的所有因子,这意味着 Softmax 函数获得的各种概率彼此相关。

Softmax 激活函数的主要缺点是:

在零点不可微;

负输入的梯度为零,这意味着对于该区域的激活,权重不会在反向传播期间更新,因此会产生永不激活的死亡神经元。

8. Swish 

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函数表达式:y = x * sigmoid (x)

Swish 的设计受到了 LSTM 和高速网络中 gating 的 sigmoid 函数使用的启发。我们使用相同的 gating 值来简化 gating 机制,这称为 self-gating。

self-gating 的优点在于它只需要简单的标量输入,而普通的 gating 则需要多个标量输入。这使得诸如 Swish 之类的 self-gated激活函数能够轻松替换以单个标量为输入的激活函数(例如 ReLU),而无需更改隐藏容量或参数数量。

Swish 激活函数的主要优点如下:

  • 「****性」有助于防止慢速训练期间,梯度逐渐接近 0 并导致饱和;(同时,有界性也是有优势的,因为有界激活函数可以具有很强的正则化,并且较大的负输入问题也能解决);

  • 导数恒 > 0;

  • 平滑度在优化和泛化中起了重要作用。

9. Maxout

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在 Maxout 层,激活函数是输入的最大值,因此只有 2 个 maxout 节点的多层感知机就可以拟合任意的凸函数。

单个 Maxout 节点可以解释为对一个实值函数进行分段线性近似 (PWL) ,其中函数图上任意两点之间的线段位于图(凸函数)的上方。

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Maxout 也可以对 d 维向量(V)实现:

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假设两个凸函数 h_1(x) 和 h_2(x),由两个 Maxout 节点近似化,函数 g(x) 是连续的 PWL 函数。

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因此,由两个 Maxout 节点组成的 Maxout 层可以很好地近似任何连续函数。

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10. Softplus

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Softplus 函数:f(x)= ln(1 + exp x)

Softplus 的导数为

f ′(x)=exp(x) / ( 1+exp⁡ x )

= 1/ (1 +exp(−x ))

,也称为 logistic / sigmoid 函数。

Softplus 函数类似于 ReLU 函数,但是相对较平滑,像 ReLU 一样是单侧抑制。它的接受范围很广:(0, + inf)。

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