part1-3.6激活函数

通识讲解

在讨论优化算法时,有一点要说明:我基本已经不用sigmoid激活函数了,tanh函数在所有场合都优于sigmoid函数。

但有一个例外:在二分类的问题中,对于输出层,因为y的值是0或1,所以想让y帽的数值介于0和1之间,而不是在-1和+1之间。所以需要使用sigmoid激活函数。

在这个例子里看到的是,对隐藏层使用tanh激活函数,输出层使用sigmoid函数所以,在不同的神经网络层中,激活函数可以不同。

sigmoid函数和tanh函数两者共同的缺点是,在[if !msEquation] [endif]特别大或者特别小的情况下,导数的梯度或者函数的斜率会变得特别小,最后就会接近于0,导致降低梯度下降的速度。

在机器学习另一个很流行的函数是:修正线性单元的函数(ReLu),ReLu函数图像是如下图。所以,只要z是正值的情况下,导数恒等于1,当z是负值的时候,导数恒等于0。从实际上来说,当使用z的导数时,z=0的导数是没有定义的。但是当编程实现的时候,z的取值刚好等于0.0000000,这个值相当小,所以,在实践中,不需要担心这个值,z是等于0的时候,假设一个导数是1或者0效果都可以。

这有一些选择激活函数的经验法则:

如果输出是0、1值(二分类问题),则输出层选择sigmoid函数,然后其它的所有单元都选择Relu函数。

这是很多激活函数的默认选择,如果在隐藏层上不确定使用哪个激活函数,那么通常会使用Relu激活函数。有时,也会使用tanh激活函数,但Relu的一个优点是:当z是负值的时候,导数等于0。

这里也有另一个版本的Relu被称为Leaky Relu

当z是负值时,这个函数的值不是等于0,而是轻微的倾斜,如图。

这个函数通常比Relu激活函数效果要好,尽管在实际中Leaky ReLu使用的并不多。

Relu与Leaky ReLu两者的优点是:

第一,在z的区间变动很大的情况下,激活函数的导数或者激活函数的斜率都会远大于0,在程序实现就是一个if-else语句,而sigmoid函数需要进行浮点四则运算,在实践中,使用ReLu激活函数神经网络通常会比使用sigmoid或者tanh激活函数学习的更快。

第二,sigmoid和tanh函数的导数在正负饱和区的梯度都会接近于0,这会造成梯度弥散,而Relu和Leaky ReLu函数大于0部分都为常熟,不会产生梯度弥散现象。(同时应该注意到的是,Relu进入负半区的时候,梯度为0,神经元此时不会训练,产生所谓的稀疏性,而Leaky ReLu不会有这问题)

z在ReLu的梯度一半都是0,但是,有足够的隐藏层使得z值大于0,所以对大多数的训练数据来说学习过程仍然可以很快。


快速概括一下不同激活函数的过程和结论。

sigmoid激活函数:除了输出层是一个二分类问题基本不会用它。

tanh激活函数:tanh是非常优秀的,几乎适合所有场合。

ReLu激活函数:最常用的默认函数,,如果不确定用哪个激活函数,就使用ReLu或者Leaky ReLu。

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