參考《Tensorflow技術解析與實戰》

啟用函式

• 啟用函式（activation function）將神經元計算wTx+b的結果經過非線性表達對映到下一層。
• 需要可微，啟用函式不會改變輸入資料維度。
• sigmoid函式：σ(x)=11+e−x(1)
  
  • 將輸出對映到（0,1）內，缺點：
    
    • 軟飽和性：取值無窮大時，一階導數趨於0，容易產生梯度消失。（硬飽和：某階段一階導數等於0）
• tanh函式：tanh(x)=1−e−2x1+e−2x(2)
  
  • 也具有軟飽和，收斂速度比sigmoid快
  • 會發生梯度消失
• relu函式：f(x)=max(x,0)(3)
  softplus函式：f(x)=log(1+
  ex)(4)
  
  • relu在x<0梯度不衰減，為1，緩解梯度消失問題
  • 收斂快，提供神經網路稀疏表達能力
  • 缺點：
    
    • 部分輸入落入硬飽和區，權重無法更新，發生“神經元死亡”

• 當輸入資料特徵相差明顯時，tanh效果好，在nlp上用處廣泛。
• 當特徵不明顯時，sigmoid效果比較好。
• 使用sigmoid和tanh時，輸入需要進行規範化，否則啟用後的值全部進入平坦區，隱層輸出趨於相同，喪失特徵表達。
• relu有時可以不需要，目前大多數選擇relu

dropout函式

• 以keep_prob的概率值決定是否被抑制，若抑制則神經元為0，若不被抑制，則神經元輸出值y y
  ∗=1keep_prob

import tensorflow as tf
a = tf.constant([[1.,2.],[5.,-2.]])
relu_a = tf.nn.relu(a)
sigmoid_a = tf.nn.sigmoid(a)
tanh_a = tf.nn.tanh(a)

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

with tf.Session() as sess:
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    result_relu_a = sess.run(relu_a)
    result_sigmoid_a = sess.run(sigmoid_a)
    result_tanh_a = sess.run(tanh_a)
    print('the result of relu(a) is : \n{}'
 
.format(result_relu_a))
    print('the result of sigmoid(a) is : \n{}'.format(result_sigmoid_a))
    print('the result of tanh(a) is : \n{}'.format(result_tanh_a))

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8

the result of relu(a) is : 
[[ 1.  2.]
 [ 5.  0.]]
the result of sigmoid(a) is : 
[[ 0.7310586   0.88079703]
 [ 0.99330717  0.11920292]]
the result of tanh(a) is : 
[[ 0.76159418  0.96402758]
 [ 0.99990916 -0.96402758]]

with tf.Session() as sess:
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    d = tf.constant([[1.,2.,3.,4.],[5.,6.,7.,8.],[9.,10.,11.,12.],[13.,14.,15.,16.]])
    print(sess.run(tf.shape(d)))

    #由於[4,4] == [4,4] 行和列都為獨立
    dropout_a44 = tf.nn.dropout(d, 0.5, noise_shape = [4,4])
    result_dropout_a44 = sess.run(dropout_a44)
    print(result_dropout_a44)

    #noise_shpae[0]=4 == tf.shape(d)[0]=4  
    #noise_shpae[1]=4 != tf.shape(d)[1]=1
    #所以[0]即行獨立，[1]即列相關，每個行同為0或同不為0
    dropout_a41 = tf.nn.dropout(d, 0.5, noise_shape = [4,1])
    result_dropout_a41 = sess.run(dropout_a41)
    print(result_dropout_a41)

    #noise_shpae[0]=1 ！= tf.shape(d)[0]=4  
    #noise_shpae[1]=4 == tf.shape(d)[1]=4
    #所以[1]即列獨立，[0]即行相關，每個列同為0或同不為0
    dropout_a24 = tf.nn.dropout(d, 0.5, noise_shape = [1,4])
    result_dropout_a24 = sess.run(dropout_a24)
    print(result_dropout_a24)
    #不相等的noise_shape只能為1

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24

[4 4]
[[  0.   4.   0.   8.]
 [  0.   0.  14.   0.]
 [  0.   0.  22.   0.]
 [  0.   0.  30.   0.]]
[[  2.   4.   6.   8.]
 [  0.   0.   0.   0.]
 [ 18.  20.  22.  24.]
 [ 26.  28.  30.  32.]]
[[  0.   0.   6.   0.]
 [  0.   0.  14.   0.]
 [  0.   0.  22.   0.]
 [  0.   0.  30.   0.]]

d.shape

• 1

TensorShape([Dimension(4), Dimension(4)])