深度學習 神經網路結構

2021-10-22 07:51:32 字數 2967 閱讀 5081

線性可分

線性不可分

判斷一堆資料是否能夠線性可分的關鍵在於所在維度。

線性不可分→線性可分,可採用公升高維度的方式。

線性可分和線性不可分的辯證統一思想:在低維空間中資料線性不可分,通過對映到高維空間是線性可分,回到低維空間又是線性不可分的,兩者統一而矛盾。

線性不可分→線性可分

同時參考 深度學習領域最常用的10個啟用函式,一文詳解數學原理及優缺點

特點:能夠把輸入的連續實值變換為0和1之間的輸出。

缺點:

在深度神經網路中梯度反向傳遞時導致梯度**和梯度消失,其中梯度**發生的概率非常小,而梯度消失發生的概率比較大。如果我們初始化神經網路的權值為 [0,1] 之間的隨機值,由反向傳播演算法的數學推導可知,梯度從後向前傳播時,每傳遞一層梯度值都會減小為原來的0.25倍,如果神經網路隱層特別多,那麼梯度在穿過多層後將變得非常小接近於0,即出現梯度消失現象;當網路權值初始化為 ( 1 , + ∞ ) 區間內的值,則會出現梯度**情況。

sigmoid 的 output 不是0均值(即zero-centered)。這是不可取的,因為這會導致後一層的神經元將得到上一層輸出的非0均值的訊號作為輸入。 產生的乙個結果就是:如x

>0,

f=wt

x+bx

>0,

f=wt

x+bx>0 ,f= w^tx+bx>0, f=w^tx+b

x>0,

f=wt

x+bx

>0,

f=wt

x+b,那麼對w

ww求區域性梯度則都為正,這樣在反向傳播的過程中w

ww要麼都往正方向更新,要麼都往負方向更新,導致有一種**的效果,使得收斂緩慢

解析式中含有冪運算,計算機求解時相對來講比較耗時。對於規模比較大的深度網路,這會較大地增加訓練時間

讓損失最小化,也就是讓輸出和標籤之間更加靠近。

交叉熵損失函式(部分**交叉熵損失函式原理詳解)

iou損失函式

i ou

=∣a∩

b∣∣a

∪b∣l

oss=

1−io

uiou=\frac\\ loss=1-iou

iou=∣a

∪b∣∣

a∩b∣

​los

s=1−

iouiou

iouio

u是真實框和**框的交集和並集之比,當它們完全重合時,iou

iouio

u就是1,那麼對於los

sloss

loss

來說,los

sloss

loss

是越小越好,說明他們重合度高,所以iou

loss

iou loss

ioulos

s就可以簡單表示為 1−i

ou1- iou

1−io

u批量梯度下降法(bgd)(每批樣本計算一次)

隨機梯度下降法(sgd)(每批樣本隨機抽樣計算一次)

nag演算法

sgd-m 的步長計算了當前梯度(短藍向量)和動量項(長藍向量)。然而,既然已經利用了動量項來更新 ,那不妨先計算出下一時刻θ

θθ的近似位置 (棕向量),並根據該未來位置計算梯度(紅向量),然後使用和sgd-m中相同的方式計算步長(綠向量)。這種計算梯度的方式可以使演算法更好的「**未來」,提前調整更新速率。

rmsprop演算法

adadelta演算法(結合了adagrad、rmsprop)

adam演算法(結合了adadelta和rmsprop)

我們可以看到不同演算法在損失面等高線圖中的學習過程,它們均同同一點出發,但沿著不同路徑達到最小值點。

其中 adagrad、adadelta、rmsprop 從最開始就找到了正確的方向並快速收斂;sgd 找到了正確方向但收斂速度很慢;sgd-m 和 nag 最初都偏離了航道,但也能最終糾正到正確方向,sgd-m 偏離的慣性比 nag 更大。

這裡展現了不同演算法在鞍點處的表現。

sgd、sgd-m、nag 都受到了鞍點的嚴重影響,儘管後兩者最終還是逃離了鞍點;而 adagrad、rmsprop、adadelta 都很快找到了正確的方向。

深度學習(二) 常用神經網路結構

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