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梯度爆炸的主要原因 深度学习中的梯度消失和梯度爆炸是什么?有哪些方法可以解决?

浏览量:2648 时间:2021-03-14 17:27:19 作者:admin

深度学习中的梯度消失和梯度爆炸是什么?有哪些方法可以解决?

梯度消失的根源-深层神经网络和反向传播。目前,神经网络的优化方法都是基于bp算法的思想,即根据损失函数计算的误差,采用梯度bp算法来指导深度网络权值的更新和优化。

梯度消失和梯度爆炸。在两种情况下,梯度消失经常发生,一种是在深网络中,另一种是使用不适当的损失函数,如sigmoid。梯度爆炸通常发生在深度网络初始值和权重过大时。神经网络的反向传播是将函数的偏导数逐层相乘。因此,当神经网络的层很深时,最后一层的偏差会因为乘以许多小于1的偏导数而变得越来越小,最后趋于0,导致浅层的权值不更新,即梯度消失。由于梯度爆炸的初始权值过大,前一层的变化比后一层快,导致权值增加和溢出,导致Nan值的产生。

使用sigmoid激活函数时,梯度消失问题更常见,而梯度爆炸问题只发生在非常窄的范围内。

解决梯度消失问题的方法:添加BN层、使用不同的激活函数(relu)、使用剩余结构、使用LSTM网络结构等

解决梯度爆炸问题的方法:添加BN层、使用不同的激活函数、梯度剪切(限制梯度范围),权重正则化,使用LSTM网络,重新设计网络模型(减少层,学习)率,批量大小)

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人脑是怎么防止梯度消失和梯度爆炸的?

大脑中有近900亿个神经元。如此庞大的网络如何防止梯度消失和梯度爆炸?我认为,因为大脑不能一次激活所有的神经元,所以它把结果储存在远离大脑的地方。

人脑是如何工作的?

你给大脑一个图像,同时激活整个大脑吗?显然不是。大脑被分割了。然而,在遥远的地方存储信息只是人脑算法的一小部分,这与动物和人类惊人的识别能力无关。我认为更多的是关于短期记忆的储存(在它变成长期记忆之前)。

现在人们普遍认为人脑没有DNN这样的梯度返回机制。。。对生物学稍有了解就会发现神经元的传递是单向的。但是我们能有两个神经元,一个前馈一个反馈吗?目前的研究还没有发现。。。一般认为这一环节是一个循环结构(RNN)。其次,新生动物的比率可能不需要学习掌握很多基本的信息处理能力。例如,牛、羊和马生来就是要走路的。结果表明,它们的基因是预先编程的,具有一些基本的能力,如行走、运动和视觉,这是我们通过反向传播训练模型实现的。人类出生的原因看不清楚。现有的解释是,人类在出生时并没有完全发育,否则婴儿的头太大,无法顺利分娩。然而,大脑中肯定有一种机制来返回错误并改变突触重量。

是否存在通用的神经网络模型,可以处理图像,语音以及NLP?

对于目前的深度学习模型,虽然深度学习的目标之一是设计能够处理各种任务的算法,但是深度学习的应用还需要一定的专业化,目前还没有通用的神经网络处理模型。然而,每一种模式也在相互学习、相互融合、共同提高。例如,一些创新可以同时改进卷积神经网络和递归神经网络,如批量标准化和关注度。一般模型需要在将来提出。

图像和视频处理,计算机视觉,最流行的是CNN,卷积神经网络,它的变形和发展,CNN适合处理空间数据,广泛应用于计算机视觉领域。例如,alexnet、vggnet、googlenet、RESNET等都有自己的特点。将上述模型应用于图像分类识别中。在图像分割、目标检测等方面,提出了更有针对性的模型,并得到了广泛的应用。

语音处理,2012年之前,最先进的语音识别系统是隐马尔可夫模型(HMM)和高斯混合模型(GMM)的结合。目前最流行的是深度学习RNN递归神经网络,其长、短期记忆网络LSTM、Gru、双向RNN、层次RNN等。

除了传统的自然语言处理方法外,目前的自然语言处理深度学习模型也经历了几个发展阶段,如基于CNN的模型、基于RNN的模型、基于注意的模型、基于变压器的模型等。不同的任务场景有不同的模型和策略来解决一些问题。

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