ReLU的线性与非线性

为什么relu这种“看似线性”(分段线性)的激活函数所形成的网络,居然能够增加非线性的表达能力。

1、首先什么是线性的网络,如果把线性网络看成一个大的矩阵M。那么输入样本A和B,则会经过同样的线性变换MA,MB(这里A和B经历的线性变换矩阵M是一样的)。

2、的确对于单一的样本A,经过由relu激活函数所构成神经网络,其过程确实可以等价是经过了一个线性变换M1,但是对于样本B,在经过同样的网络时,由于每个神经元是否激活(0或者Wx+b)与样本A经过时情形不同了(不同样本),因此B所经历的线性变换M2并不等于M1。因此,relu构成的神经网络虽然对每个样本都是线性变换,但是不同样本之间经历的线性变换M并不一样,所以整个样本空间在经过relu构成的网络时其实是经历了非线性变换的。

3、还有一种解释就是,不同样本的同一个feature,在通过relu构成的神经网络时,流经的路径不一样(relu激活值为0,则堵塞;激活值为本身,则通过),因此最终的输出空间其实是输入空间的非线性变换得来的。

4、更极端的,不管是tanh还是sigmoid,你都可以把它们近似看成是分段线性的函数(很多段),但依然能够有非线性表达能力;relu虽然只有两段,但同样也是非线性激活函数,道理与之是一样的。

5、relu的优势在于运算简单,网络学习速度快。

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