Keras常用的激活函数详细介绍

在Keras中,常用的激活函数包括以下几种,我将为您详细介绍它们:

  1. 线性激活函数 (Linear)
    • 公式:(f(x) = x)
    • 特点:线性激活函数实际上不对输入进行任何改变,它直接输出输入值。这通常在回归问题或神经网络的最后一层中使用,当需要输出任意实数值时。
  2. Sigmoid激活函数
    • 公式:(f(x) = \frac{1}{1 + e^{-x}})
    • 特点:Sigmoid函数将输入压缩到0和1之间,通常用于二分类问题的输出层。然而,由于其梯度在极端值处接近于0,可能导致梯度消失问题。
  3. 双曲正切激活函数 (Tanh)
    • 公式:(f(x) = \frac{e^{x} - e^{-x}}{e^{x} + e^{-x}})
    • 特点:Tanh函数将输入压缩到-1和1之间。与Sigmoid相比,Tanh在原点附近的梯度更大,收敛速度可能更快。然而,它同样存在梯度消失的问题。
  4. ReLU (Rectified Linear Unit) 激活函数
    • 公式:(f(x) = \max(0, x))
    • 特点:ReLU是近年来非常流行的激活函数。它在输入大于0时直接输出该值,在输入小于等于0时输出0。ReLU能够加速神经网络的训练,因为它在激活区的梯度为1,避免了梯度消失问题。然而,ReLU在输入小于0时梯度为0,可能导致神经元“死亡”。
  5. Leaky ReLU激活函数
    • 公式:(f(x) = \alpha x)(当 (x < 0)),(f(x) = x)(当 (x \geq 0))其中 (\alpha) 是一个小的正数。
    • 特点:Leaky ReLU是ReLU的变体,允许小的负激活值。这有助于避免神经元“死亡”问题,并在某些情况下表现得比ReLU更好。
  6. Softmax激活函数
    • 公式:对于多分类问题的输出层,Softmax将输入向量归一化为概率分布。(f(x)i = \frac{e^{x_i}}{\sum{j=1}^{N} e^{x_j}}) 其中 (i) 是类别索引,(N) 是类别总数。
    • 特点:Softmax通常用于多分类问题的最后一层,输出每个类别的概率分布。它能够突出最大值并抑制其他值,从而得到一个概率分布。
  7. Softplus激活函数
    • 公式:(f(x) = \log(1 + e^{x}))
    • 特点:Softplus可以看作是ReLU的平滑版本,在输入值较小时也能有非零的输出。它更接近生物神经元的激活模型。

在Keras中,这些激活函数可以通过在模型定义时指定相应的参数来使用。例如,在Dense层中使用ReLU激活函数可以写成Dense(units=64, activation='relu')。通过选择合适的激活函数,您可以构建出适用于特定任务的神经网络模型。

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