42. 网络中的网络（NiN）

LeNet、AlexNet和VGG都有一个共同的设计模式：通过一系列的卷积层与汇聚层来提取空间结构特征；然后通过全连接层对特征的表征进行处理。

AlexNet和VGG对LeNet的改进主要在于如何扩大和加深这两个模块。 或者，可以想象在这个过程的早期使用全连接层。然而，如果使用了全连接层，可能会完全放弃表征的空间结构。

网络中的网络（NiN）提供了一个非常简单的解决方案：在每个像素的通道上分别使用多层感知机。

1. 全连接层的问题

卷积层需要的参数 = 输入通道数 * 输出通道数 * 窗口的高 * 窗口的宽

全连接层需要的参数 = （输入通道数 * 窗口的高 * 窗口的宽）* （输出通道数 * 窗口的高 * 窗口的宽）

2. NiN块

ps：1 * 1的卷积层等价于全连接层。

回想一下，卷积层的输入和输出由四维张量组成，张量的每个轴分别对应样本、通道、高度和宽度。 另外，全连接层的输入和输出通常是分别对应于样本和特征的二维张量。

NiN的想法是在每个像素位置（针对每个高度和宽度）应用一个全连接层。 如果我们将权重连接到每个空间位置，我们可以将其视为 1×1 卷积层，或作为在每个像素位置上独立作用的全连接层。 从另一个角度看，即将空间维度中的每个像素视为单个样本，将通道维度视为不同特征（feature）。

3. NiN架构

• 无全连接层
• 交替使用NiN块和步幅为2的最大池化层
  • 逐步减小高宽和增大通道数
• 最后使用全局平均池化层得到输出
  • 其输入通道数是类别数

4. NiN Networks

NiN块以一个普通卷积层开始，后面是两个 1×1 的卷积层。这两个 1×1 卷积层充当带有ReLU激活函数的逐像素全连接层。 第一层的卷积窗口形状通常由用户设置。 随后的卷积窗口形状固定为 1×1 。

5. 总结

• NiN块使用卷积层加两个 1 * 1卷积层
  • 后者对每个像素增加了非线性层
• NiN使用全局平局池化层来替代VGG和AlexNet中的全连接层
  • 不容易过拟合，更少的参数个数