深度学习之损失函数

深度神经网络由多层网络连接而成,网络连接处防止线性直接相关,采用非线性函数进行逐层隔离,真正实现每层参数的独立性,也就是只对本层提取到的特征紧密相关。因为如果是线性函数直接相连就成了一层中间网络了,只不过参数之间做变换,失去了深度学习的意义。

1.非线性函数的意义

每一层可以联想为一组正交基,可以理解成一个平面,平面通过非线性变换达到扭曲逼近拟合真实要求的曲面。这是基于目前通常的思路,一个平面上y=Wx +B变换后,再通过非线性进行扭曲成y=x*sin(x)(效果举例,不是真正就是这个函数).实现了逐层扭曲直至达到最终要求。

可不可以抛开第一步的正交基,直接用非平面内的非线性曲面来拟合本层任务的扭曲要求,有待进一步探索。

2.损失函数

输入数据->深度网络模型->输出数据,在这个数据流向里,数据最终经过n层网络的处理后,也就是多个函数变换后(有线性、也有非线性)得到一个输出值(不是数量1个),怎么判断输出值是不是我们想要的?那就是离真实值越接近越好。最直观的就是loss = |f(x)-y|,loss值太大后,我们要求反向逐层调整W,B的值,直至loss值比较小为止。

下面单独讲损失函数。

L1 LOSS

图中很明显在(0,0)点无导数,在其他位置导数是常数。优点是:导数常量不会梯度爆炸,就是不出现极大值。

L2 loss

也就是f=x*x的函数图形。

优点:函数曲线连续,处处可导,随着误差值的减小,梯度也减小,有利于收敛到最小值。缺点:当函数的输入值距离中心值较远的时候,使用梯度下降法求解的时候梯度很大,可能造成梯度爆炸。

3.Smooth L1 loss

公式如下:

Smooth L1 loss 结合了L1和L2的优点,高偏差时采用固定梯度防梯度爆炸,靠近精度需求时,采用可导方式,有效调参。

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