神经网络的全连接层_深度神经网络全连接层

一、概念

全连接层一般在网络的最后部分做分类输出,全连接层的有m个输入和n个输出,每一个输出都和所有的输入相连,相连的权重w都是不一样的,同时每一个输出还有一个bias。

二、前向全连接

假设输入是4,输出是4,每个输出点都有一个输入点的参数,一共4x4=16个w参数,每个输出点都有一个b参数,一共4个b参数。

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前向全连接的定量分析如下

算力:

equation?tex=NM%2A2 Flops

BPE byte per element

input feature M*bpe

output feature N*bpe

w参数

equation?tex=NM%7B2%7D *bpe

b参数 N*bpe

可以看到全连接层的w参数是input feature的N倍,输入带宽主要被参数占据。

三、反向全连接gradient传递

反向全连接是有两个2部分,一个是gradient的传递,已知

equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+o%7D ,求
equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+x%7D,为前一层的参数gradient求解准备。

另外是参数gradient求解,已知

equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+o%7D ,求
equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+w%7D+
equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+b%7D ,从而得到参数的更新值。

假设输入是4,输出是4,每个输出点都有一个输入点的参数,一共4x4=16个w参数,每个输出点都有一个b参数,一共4个b参数。

反向全连接gradient传递的过程如下:(根据前向公式和求导法则很容易得出)

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可以看到weight矩阵进行了转置

记为

equation?tex=%5Cdelta%5E%7BL-1%7D =
equation?tex=%5Cdelta%5E%7BL%7D
equation?tex=W%5E%7BT%7D

算力为 2MN Flops

三、反向全连接参数gradient求解

参数w gradient求解,已知

equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+o%7D ,求
equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+w%7D+

4c4d0923aa057513ddd3ab8196a46817.png

equation?tex=W%5E%7B%27%7D%3DX%5E%7BT%7DO%5E%7B%27%7D ,其中input feature进行了转置

算力为 MN mul

参数b gradient求解,已知

equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+o%7D ,求
equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cpartial+L%7D%7B%5Cpartial+b%7D

1e21658b7706e1617d97bb73bbbcd950.png

equation?tex=B%5E%7B%27%7D%3DO%5E%7B%27%7D

两者就是相等的关系

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