CS231N 学习笔记 Lecture 5&6 CNN及训练神经网络

Lecture5：CNN

1. 卷积层：

卷积核的深度与原图相同

卷积层：感觉这里写错了，应该是6个5x5x3的卷积核

使用的激活函数：ReLU，多层卷积

第一层卷积是获取低级特征，例如边界；之后的mid-level获取更复杂的功能，例如拐点和斑点；之后的卷积层获取高级特征。

卷积之后的大小

N是输入，F是filter，stride是步长

padding：原因---保持与以前相同的输入大小

使用0去填充图片的边界

卷积层的总结：

 biases的个数和卷积核的总数相同

2. Pooling Layer

使得representation更小，更容易管理，分别处理每个activation map。深度不受影响

max pooling：

下采样：对于一个样值序列间隔几个样值取样一次，这样得到新序列就是原序列的下采样。

不使用zero padding

常用设置：

3.  全联接层

拉伸成一个向量

常见结构：

Lecture 6：训练神经网络1

随机梯度下降

1. 激活函数：

1） sigmoid

sigmoid：输出为0到1之间   作为“firing rate”。问题：1）饱和神经元“杀死”梯度（例如x为10或-10时），2）不是zero-centored 3）计算困难

sigmoid函数的优缺点

希望输入数据是平均值是zero

2）tanh

tanh的优缺点

3）ReLU

不会饱和，计算方便，更快收敛，与sigmiod的计算很接近。 -10 梯度为0，0的梯度也为0

ReLU的优点缺点

可能有些权重不会更新

4）Leaky ReLU

5）ELU

6） Maxout

实际使用建议：

2. Data Preprocessing

1）zero-mean  2）Normarlize规范化

协方差矩阵是一个单位矩阵

训练过程和测试过程使用同样的数据预处理

3. Weight Initialization

W初始化为0，没有gradient传播，因为隐层节点之后的所有数值均为0。非常不可取，永远不要用。

方法1: small random numbers

small random numbers

对于更深层的网络：all activations become zero

如果将W设置为1而不是0.01，那么很容易饱和

一种好的初始化方法：

使用linear activations

然而当使用ReLU时会出现问题，

解决ReLU这个问题的方法：

关于初始化的相关论文：

4. Batch Normalization

计算该批次内的均值和方差

通常跟在全连接层后：

然而非线性层是否需要单位高斯输入呢？可以控制。。。挤压或者缩放

希望给数据更多的灵活性，而不仅仅是单位高斯

算法

gamma和beta是学习参数。。。并没有失去数据的结构

测试阶段不同：

5. Babysitting the learning process

第一步，preprocessing data 第二步，选择网络结构

确保loss是正确的，接着从很小的训练集开始训练，查看模型是否正确，接着使用全部的数据，增加小的正则化项，然后找到能使得loss递减的学习速率。

如果loss基本不变，可能是学习速率太小。。。

获得nan cost，说明爆炸啦！学习速率太大

6. Hyperparameter Optimization

使用交叉验证

可能原因：bad initialization