人工神經元模型是神經網絡的基礎,它模擬了生物神經元的工作原理。在人工神經元模型中,轉移函數起著至關重要的作用,它決定了神經元的輸出。以下是一些常見的轉移函數:
- 線性函數 :這是最簡單的轉移函數,其輸出是輸入的線性組合。形式為 ( y = w cdot x + b ),其中 ( w ) 是權重,( x ) 是輸入,( b ) 是偏置。線性函數在某些情況下是有用的,但它們不能解決非線性問題。
- Sigmoid函數 :Sigmoid函數是一種常見的非線性轉移函數,其形式為 ( y = frac{1}{1 + e^{-x}} )。它將輸入壓縮到0和1之間,這使得它在二分類問題中非常有用。然而,Sigmoid函數存在梯度消失問題,這使得它在深層網絡中的效果不佳。
- 雙曲正切函數(Tanh) :這是Sigmoid函數的變體,其形式為 ( y = tanh(x) = frac{e^x - e^{-x}}{e^x + e^{-x}} )。它將輸出范圍從0到1擴展到-1到1。Tanh函數比Sigmoid函數在某些情況下表現更好,因為它的輸出是零中心化的。
- ReLU(Rectified Linear Unit) :ReLU函數形式為 ( y = max(0, x) )。它在正輸入時線性,而在負輸入時輸出為0。ReLU函數在訓練深度神經網絡時非常有效,因為它解決了梯度消失問題,并且計算效率高。
- Leaky ReLU :這是ReLU的一個變體,它允許小的梯度在負輸入時傳遞,形式為 ( y = max(alpha x, x) ),其中 ( alpha ) 是一個小的正數。Leaky ReLU可以解決ReLU的死亡ReLU問題,即當輸入為負時,梯度為0。
- Parametric ReLU(PReLU) :PReLU是Leaky ReLU的泛化形式,其中 ( alpha ) 是一個可學習的參數,而不是固定的小數。這使得網絡可以自適應地調整負輸入的梯度。
- Exponential Linear Unit(ELU) :ELU函數形式為 ( y = x ) 如果 ( x > 0 ),否則 ( y = alpha(e^x - 1) )。它在正輸入時是線性的,在負輸入時是指數的。ELU可以減少激活函數輸出的均值和方差,有助于加速收斂。
- Scaled Exponential Linear Unit(SELU) :SELU是自歸一化的激活函數,它考慮了激活輸出的均值和方差,形式為 ( y = lambda(alpha e^x - alpha) ) 如果 ( x < 0 ),否則 ( y = x )。SELU在自歸一化網絡中非常有用。
- Softmax函數 :Softmax函數通常用于多分類問題中,它將一個向量轉換為概率分布,形式為 ( y_i = frac{e^{x_i}}{sum_{j} e^{x_j}} )。Softmax函數確保所有輸出值都是非負的,并且它們的和為1。
- Softplus函數 :Softplus是ReLU的平滑版本,形式為 ( y = log(1 + e^x) )。它在正輸入時接近線性,而在負輸入時接近0。
- Hardtanh函數 :Hardtanh是Tanh函數的簡化版本,它在輸入大于1或小于-1時直接輸出1或-1,而不是使用指數函數。這可以減少計算量。
- Gaussian函數 :Gaussian函數是一種概率分布函數,形式為 ( y = e^{-frac{(x - mu)^2}{2sigma^2}} ),其中 ( mu ) 是均值,( sigma ) 是標準差。它在某些類型的神經網絡中用作激活函數。
- Swish函數 :Swish函數是一種自門控的激活函數,形式為 ( y = x cdot sigma(beta x) ),其中 ( sigma ) 是sigmoid函數,( beta ) 是一個可學習的參數或一個常數。Swish函數在某些任務中顯示出與ReLU相似或更好的性能。
- Mish函數 :Mish是一種新型的激活函數,形式為 ( y = x cdot tanh(text{Softplus}(x)) )。
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