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深度学习的激活函数 :sigmoid、tanh、ReLU 、Leaky Relu、RReLU、softsign 、softplus、GELU

热度:80   发布时间:2023-12-12 00:52:36.0


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激活函数可以分为两大类

(1)sigmoid 函数 (以前最常用) 

(2)tanh  (双曲正切函数 ;Hyperbolic tangent function) 

(3)  relu (Rectified linear unit; 修正线性单元 )

 (4)Leaky Relu  (带泄漏单元的relu )

(5)  RReLU(随机ReLU)

(6)softsign

(7)softplus

 (8)Softmax

(11)GELU :高斯误差线性单元

(9)阈值函数 、阶梯函数

(10)分段线性函数 


 

激活函数可以分为两大类

饱和激活函数: sigmoid、 tanh

 

与Sigmoid/tanh函数相比,ReLu激活函数的优点是:

  • 非饱和激活函数: ReLU 、Leaky Relu   、ELU【指数线性单元】、PReLU【参数化的ReLU 】、RReLU【随机ReLU】

    (1)sigmoid 函数 (以前最常用) 

    参数  α  > 0 可控制其斜率。 sigmoid 将一个实值输入压缩至[0,1]的范围,也可用于二分类的输出层


    (2)tanh  (双曲正切函数 ;Hyperbolic tangent function) 

     将 一个实值输入压缩至 [-1, 1]的范围,这类函数具有平滑和渐近性,并保持单调性.


    (3)  relu (Rectified linear unit; 修正线性单元 )

     深度学习目前最常用的激活函数

  •  使用梯度下降(GD)法时,收敛速度更快  
  • 只需要一个门限值,即可以得到激活值,计算速度更快 

 

 

 缺点是:  Relu的输入值为负的时候,输出始终为0,其一阶导数也始终为0,这样会导致神经元不能更新参数,也就是神经元不学习了,这种现象叫做“Dead Neuron”。

 为了解决Relu函数这个缺点,在Relu函数的负半区间引入一个泄露(Leaky)值,所以称为Leaky Relu函数


 (4)Leaky Relu  (带泄漏单元的relu )

              数学表达式: y = max(0, x) + leak*min(0,x) 

与 ReLu 相比 ,leak 给所有负值赋予一个非零斜率,  leak是一个很小的常数 \large a_{i} ,这样保留了一些负轴的值,使得负轴的信息不会全部丢失)


(5)  RReLU(随机ReLU)

在训练时使用RReLU作为激活函数,则需要从均匀分布U(I,u)中随机抽取的一个数值\large a_{ji}  ,作为负值的斜率。

(6)softsign

数学表达式:

 \large f\left ( x \right )= \frac{x}{1+\left | x \right |}     ,导数:\large f{}'\left ( x \right )= \frac{1}{\left ( 1+\left | x \right | \right )^{2}}


(7)softplus

          Softplus函数是Logistic-Sigmoid函数原函数。\large Softplus(x)=log(1+e^x)  ,加了1是为了保证非负性。Softplus可以看作是强制非负校正函数max(0,x)平滑版本。红色的即为ReLU。

技术分享


 (8)Softmax

  用于多分类神经网络输出


(11)GELU :高斯误差线性单元

在这篇论文中,作者展示了几个使用GELU的神经网络优于使用ReLU作为激活的神经网络的实例。GELU也被用于BERT。

GELU、ReLU和LeakyReLU的函数

def gelu(x):return 0.5 * x * (1 + math.tanh(math.sqrt(2 / math.pi) * (x + 0.044715 * math.pow(x, 3))))
def relu(x):return max(x, 0)
def lrelu(x):return max(0.01*x, x)

 

以下两个是以前使用的:

(9)阈值函数 、阶梯函数

相应的输出 \large y_{k}  为 

(10)分段线性函数 

它类似于一个放大系数为 1 的非线性放大器,当工作于线性区时它是一个线性组合器, 放大系数趋于无穷大时变成一个阈值单元。 

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