activation_function-loss

  1. 激活函数
    1. Sigmoid
    2. tanh
    3. Softsign
    4. ReLU
    5. Leaky-ReLU
    6. ELU
    7. Softmax
  2. 损失函数
    1. 均方误差损失函数 MSE
    2. 交叉熵损失 CrossEntropyLoss
    3. L1 损失
    4. L2 损失

激活函数

Sigmoid

f(x) = 1/(1+e^(-x))

f(0) = 0.5 ,f(x) 取值范围在 (0,1) 之间

image-20250723143515300

导数为:

f'(x) = f(x) - (1-f(x))

图像如下:

image-20250723143652103

优点:
1、 输出映射在(0,1)之间,单调连续,输出范围有限,优化稳定,可用作输出层;
2、求导容易。
缺点:
1、易造成梯度消失;
2、输出非0均值,收敛慢;
3、幂运算复杂,训练时间长。

sigmoid 只适用于二分类问题,不适用于多分类问题

tanh

f(x) = (e^x - e^(-x)) / (e^x +e^(-x))

取值范围为:(0,1)

image-20250723143813300

导数为:

f'(x) = 1 - f(x)^2

image-20250723143825517

优点:

  1. 比sigmoid函数收敛速度更快。
  2. 相比sigmoid函数,其输出以0为中心。

缺点:

  1. 易造成梯度消失;
  2. 幂运算复杂,训练时间长。

Softsign

f(x) = x/(1 + |x|)

取值范围: (-1,1)

f'(x) = 1/(1+x)^2

ReLU

f(x) = max(0,x)

f(x)取值范围为 (0,+00)

image-20250723143842355

导数为:

f'(x) = max(0,1)

image-20250723143902327

优点:

解决了梯度消失问题(在正区间);
只需判断输入是否大于0,计算速度快;
收敛速度远快于sigmoid和tanh,因为sigmoid和tanh涉及很多expensive的操作;
提供了神经网络的稀疏表达能力。

缺点:

输出非0均值,收敛慢;
神经元死亡:某些神经元可能永远不会被激活,导致相应的参数永远不能被更新。

Leaky-ReLU

if x >= 0: 
	f(x) =  x ;
if x < 0:
	f(x) = ax ; 

取值范围 (-00,+00);P-ReLU则认为 a 也应当作为一个参数来学习,一般建议初始化为0.25。

image-20250723144024120

导数为:

if x >= 0;
	f'(x) = 1 ;
if x <= 0;
	f'(x) = a;

image-20250723144035563

理论上来讲,Leaky ReLU有ReLU的所有优点,外加不会有神经元死亡的问题,但是在实际操作当中,并没有完全证明Leaky ReLU总是好于ReLU。

ELU

if x >= 0:
	f(x) = x;
if x < 0:
	f(x) = a(e^x - 1);

Softmax

公式为:

image-20250723144243879

损失函数

均方误差损失函数 MSE

image-20250723152934852

  • pytorch 使用
import torch
y = torch

交叉熵损失 CrossEntropyLoss

image-20250723153027785

L1 损失

image-20250723153000056

L2 损失

image-20250723152945558

github