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1-Perceptron

2019-04-14·Deep Learning

Perceptron

1957

  • 模型:y^=sgn(ω⊤x)\hat y=\text{sgn}(\omega^\top x)
  • 参数学习:错误驱动在线学习算法
    • ω←0\omega\leftarrow 0
    • 对于 yω⊤x<0,ω←ω+yxy\omega^\top x<0,\omega\leftarrow \omega+yx
    • L(ω;x,y)=max⁡(0,−yω⊤x)L(\omega;x,y)=\max(0,-y\omega^\top x)
  • 感知机收敛性:D={(x(n),y(n))}n=1N,R=max⁡n∥x(n)∥\mathcal{D}=\{(\mathbf{x}^{(n)},y^{(n)})\}_{n=1}^N,R=\max_n\|x^{(n)}\|,若 D\mathcal{D} 可分,则两类感知机权重更新不超过 R2γ2\frac{R^2}{\gamma^2}

神经元

  • 神经元
    • 净输入:z=ω⊤x+bz=\omega^\top x+b
    • 活性值:a=f(z)a=f(z)
    • 激活函数:ff

激活函数

  • Sigmoid 型函数:两端饱和函数
    • Logistic: σ(x)=11+exp⁡(−x)\sigma(x)=\frac{1}{1+\exp(-x)}
    • Tanh: tanh⁡(x)=2σ(2x)−1=exp⁡(x)−exp⁡(−x)exp⁡(x)+exp⁡(−x)\tanh(x)=2\sigma(2x)-1=\frac{\exp(x)-\exp(-x)}{\exp(x)+\exp(-x)}
    • 计算开销较大
  • hard-logistic(x)=max⁡(min⁡(0.25x+0.5,1),0)(x)=\max(\min(0.25x+0.5,1),0)
  • hard-Tanh(x)=max⁡(min⁡(x,1),−1)(x)=\max(\min(x,1),-1)
  • ReLU(x)=max⁡(0,x)(x)=\max(0,x)
    • 计算高效
    • 生物学合理性:单侧抑制、宽兴奋边界
    • 非零中心化:偏置偏移
    • 死亡 ReLU 问题
  • LeakyReLU(x)=max⁡(x,γx)(x)=\max(x,\gamma x)
  • 带参数 ReLU,对于第 ii 个神经元:PReLUi(x)=max⁡(0,x)+γimin⁡(0,x)_i(x)=\max(0,x)+\gamma_i\min(0,x)
  • Exponential Linear Unit: ELU(x)=max⁡(0,x)+min⁡(0,γ(exp⁡(x)−1))(x)=\max(0,x)+\min(0,\gamma(\exp(x)-1))
    • 近似零中心化
  • Softplus(x)=log⁡(1+exp⁡(x))(x)=\log(1+\exp(x))
  • Swish(x)=xσ(βx)(x)=x\sigma(\beta x)
  • GELU(x)=xP(X≤x),P(X≤x)(x)=xP(X\leq x),P(X\leq x) 为高斯累积分布函数
  • Maxout(x)=max⁡k∈[1,K](zk),zk=ωk⊤x+bk(x)=\max_{k\in[1,K]}(z_k),z_k=\omega_k^\top x+b_k
    • 输入为向量