激活函数

常用激活函数及其导数

  • Sigmoid函数
    • 形式

    [f(z)=frac{1}{1+exp(-z)} ]

    • 导数

    [f^{'}(z)=f(z)(1-f(z)) ]

  • Tanh激活函数
    • 形式

    [f(z)=tanh(z)=frac{e^z - e^{-z}}{e^z + e^{-z}} ]

    • 导数

    [f^{'}(z)=1-(f(z))^2 ]

  • ReLU激活函数
    • 形式

    [f(z) = max(0, z) ]

    • 导数:略
  • GTU激活函数
    • 形式

    [f(X) = tanh(X cdot W+b)cdot sigma(X cdot V+c) ]

    • 结构:tanh激活单元+sigmoid激活单元
    • 存在梯度消失问题
  • GLU激活函数
    • 形式

    [f(X) = (Xcdot W+b) cdot sigma(X cdot V+c) ]

    • 结构:ReLU激活单元+sigmoid激活单元
    • 不会存在梯度消失问题
  • SELU (scaled exponential linear units)激活函数
    • 形式

    [egin{aligned} ext{selu}(z) = lambda egin{cases} z quad & ext{if} z > 0 \ alpha e^z - alpha quad & ext{if} z le 0 end{cases} end{aligned} ]

    • 具有自归一化功能。其中(alpha, lambda)是两个常数
  • Swish激活函数
    • 形式

    [f(z)=zcdot sigma(z) ]

    • 导数

    [f^{'}(z)=f(z) + sigma(z)(1-f(z)) ]

Sigmoid和Tanh梯度消失问题

  • Sigmoid函数在(z)很大或者很小时,导数趋近于0,造成梯度消失
  • Tanh函数相当于Sigmoid的平移,梯度消失问题类似

    [ anh(x)=2sigmoid(2x)-1 ]

ReLU优缺点

  • 优点
    • 不需要计算指数,方便
    • 非饱和性有效解决梯度消失问题,提供相对宽的激活边界
    • 单侧抑制提供了网络的稀疏表达能力
  • 局限性
    • 神经元死亡问题
      • 负梯度在经过该ReLU单元时被置为0,且在之后不被激活,梯度永远为0
      • 如果学习率设置较大,会导致一定比例的神经元不可逆死亡,进而参数梯度无法更新
    • 改进
      • Leaky ReLU

        [f(z)=egin{cases} z, z > 0 \ az, z < 0 end{cases} ]

        一般(a)为小常数,既实现单侧抑制,又保留了部分负梯度,但(a)的选择增加了问题难度
      • PReLU
        • 将负轴部分斜率(a)作为网络中的可学习参数
      • Random ReLU
        • 训练过程中,(a)作为一个满足某种分布的随机采样
        • 测试时固定
原文地址:https://www.cnblogs.com/weilonghu/p/11922739.html