神经网络 激励函数

激励函数：作用是提供规模化的非线性化能力，使得神经网络可以任意逼近任何非线性函数，模拟神经元被激发的状态变化。如果不用激励函数，每一层输出都是上层输入的线性函数，无论神经网络有多少层，输出都是输入的线性组合。目前主要有三种常用的激励函数：

1. Sigmoid激励函数 ：也叫 Logistic 函数，用于隐层神经元输出，取值范围为(0,1)，可以用来做二分类。

而Sigmoid函数的缺点有：

•       反向传播时，很容易就会出现梯度消失的情况（导数重0开始又消失于0），从而无法完成深层网络的训练。
•       函数输出并不是0均值（zero-centered），输出值恒大于0.
•       幂运算相对来讲比较耗时

2. Thah激励函数 ：读作Hyperbolic Tangent，也称为双切正切函数，取值范围为[-1,1]。

                                                                                  thah(x)=2sigmoid(2x)-1

Tanh是Sigmoid的变形，与 sigmoid 不同的是，tanh 是0均值的。但是，梯度消失和幂运算的问题仍然存在。实际应用中，tanh 会比 sigmoid 更好。

3.  ReLU激励函数（Rectified Linear Unit）：输入信号 <0 时，输出都是0，>0 的情况下，输出等于输入。

优点：

ReLU 使得SGD的收敛速度会比 sigmoid/tanh 快很多。相比于 sigmoid/tanh，ReLU 只需要一个阈值就可以得到激活值。

ReLU解决了梯度消失的问题。

缺点：

ReLU的输出不是0均值。

learning rate太高导致在训练过程中参数更新太大，训练的时候很容易就”die”了。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，那么这个神经元的梯度就永远都会是0了。

如何选择合适的激活函数？

1. 一般情况下，使用ReLU会比较好。采用Relu激活函数，整个过程的计算量节省很多。使用 ReLU，就要注意设置 learning rate，不要让网络训练过程中出现很多 “dead” 神经元；如果“dead”无法解决，可以尝试 Leaky ReLU、PReLU 、RReLU等Relu变体来替代ReLU。

2、不建议使用 sigmoid，如果一定要使用，也可以用 tanh来替代，因为后者解决了0均值的输出问题。