活性化関数

目次 1. SPARSEMAX活性化関数の概要 1.1 SPARSEMAX活性化関数とは 1.2 SPARSEMAX関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 SPARSEMAXの活性化関数を作成 2.5 RELUの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ 1. SPARSEMAX活性化関数の概要 1.1 SPARSEMAX活性化関数とは SPARSEMAXとは、ソフトマックスに似たが、スパース確率を出力できる新しい活性化関数です。SPARSEMAX損失関数は、滑らかで凸状のロジスティック損失のスパースアナログです。 1.2 SPARSEMAX関数 softmaxとsparsemaxの比較 実験の結果 SPARSEMAXは、一般的なアクティベーションに比較して優れたパフォーマンスになります。 sparsemaxは、ラベルの数が多い問題に適しているようです。 SPARSEMAXの論文：From Softmax to Sparsemax: A Sparse Model of Attention and Multi-Label Classification. https://arxiv.org/abs/1602.02068 TensorFlowの資料：https://www.tensorflow.org/addons/api_docs/python/tfa/activations/sparsemax PyTorchの資料：https://github.com/KrisKorrel/sparsemax-pytorch   2. 実験 データセット：CIFAR-10 は、32×32 のカラー画像からなるデータセットで、その名の通り10クラスあります。全体画像数は60000件となり、そのうち50000件が訓練用データ、残り10000件がテスト用データに分けます。 モデル：SPARSEMAXの活性化関数のモデル …

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目次 1. RRELU活性化関数の概要 1.1 RRELU活性化関数とは 1.2 RRELU関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 RRELUの活性化関数を作成 2.5 RELUの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ 1. RRELU活性化関数の概要 1.1 RRELU活性化関数とは RRELUとは、randomized leaky rectified linear units の略称で、ランダム化されたReLU関数です。RRELUは、活性化関数の負の部分にゼロ以外の勾配を組み込むことで、一貫して結果の改善を期待されて導入されました。最初にはKaggleNDSBコンペで使用されました。大規模な画像分類タスクでは、パフォーマンスはReLUよりもはるかに優れていると言われています。 1.2 RRELU関数 乱数はサンプリングされます。 RRELUの論文：Empirical Evaluation of Rectified Activations in Convolution Network https://arxiv.org/abs/1505.00853   TensorFlowの資料： https://www.tensorflow.org/addons/api_docs/python/tfa/activations/rrelu?hl=ja   PyTorchの資料： https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.nn.RReLU.html   2. 実験 データセット：CIFAR-10 は、32×32 …

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  目次 1. LISHT活性化関数の概要 1.1 LISHT活性化関数とは 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 LISHTの活性化関数を作成 2.5 Reluの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ 1. LISHT活性化関数の概要 1.1 LISHT活性化関数とは LISHT活性化関数とはLinearly Scaled Hyperbolic Tangent の略称です。ReLUとSwishは、大きな負の入力値を利用できず、勾配消失問題に悩まされる可能性があります。LiSHT活性化関数は、非線形双曲線タンジェント（Tanh）関数を線形関数でスケーリングし、勾配消失問題を解決します。 論文より、分類実験は、ベンチマークIris、MNIST、CIFAR10、CIFAR100、およびtwitter140データセットに対して実行され、より高速な収束とより高いパフォーマンスの結果になりました。多層パーセプトロン（MLP）、畳み込みニューラルネットワーク（CNN）、および長短期記憶（LSTM）のようなリカレントニューラルネットワークを含む3つの異なるタイプのニューラルネットワークで、優れたパフォーマンスの向上が見られます。 LISHTの論文：LiSHT: Non-Parameteric Linearly Scaled Hyperbolic Tangent Activation Function for Neural Networks https://arxiv.org/pdf/1901.05894.pdf   TensorFlowの資料： https://www.tensorflow.org/addons/api_docs/python/tfa/activations/lisht?hl=ja   2. 実験 データセット：CIFAR-10 は、32×32 のカラー画像からなるデータセットで、その名の通り10クラスあります。全体画像数は60000件となり、そのうち50000件が訓練用データ、残り10000件がテスト用データに分けます。 モデル：LISHTの活性化関数のモデル vs Reluの活性化関数のモデル …

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目次 1. HARDSHRINK活性化関数の概要 1.1 HARDSHRINK活性化関数とは 1.2 HARDSHRINK関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 HARDSHRINKの活性化関数を作成 2.5 Reluの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ 1. HARDSHRINK活性化関数の概要 1.1 HARDSHRINK活性化関数とは HARDSHRINK活性化関数とは入力データと出力データは原点の周りは、０だがそれ以外では値のある関数です。下記の関数になります。 関数 の形をしており、変数lower/upperのデフォルト値は0.5です。 1.2 HARDSHRINK関数 TensorFlowの関数 tfa.activations.hardshrink( x: tfa.types.TensorLike, lower: tfa.types.Number = -0.5, upper: tfa.types.Number = 0.5 ) -> tf.Tensor TensorFlowの資料： https://www.tensorflow.org/addons/api_docs/python/tfa/activations/hardshrink?hl=ja   PyTorchの資料： https://pytorch.org/docs/stable/generated/torch.nn.Hardshrink.html   2. 実験 データセット：CIFAR-10 …

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目次 1. SPOCU活性化関数の概要 1.1 SPOCU活性化関数とは 1.2 SPOCU関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 SPOCUの活性化関数を作成 2.5 Reluの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ   1. SPOCU活性化関数の概要 1.1 SPOCU活性化関数とは SPOCU活性化関数とは　scaled polynomial constant unit activationの略称であり、物理学をベースとしているパーコレーションベースの活性化関数です。統計物理学と数学のパーコレーション理論は、スポンジのような媒質に水がしみこむ現象のモデルとして言われています。それ以外にも、パーコレーション理論とモンテカルロシミュレーションの組み合わせる事によって、ハードウェアのアモルファスシステムでのイオン移動と電子伝達をシュミレートできると言われています。 SPOCU活性化関数は、ウィスコンシン診断乳がん（WDBC）データセットや大規模データセットMNISTなど、大規模データセットと小規模データセットの両方でSPOCUの検証に成功しました。 SPOCUの論文 https://link.springer.com/article/10.1007/s00521-020-05182-1 1.2 SPOCU関数 ライブラリのインストール python3 -m pip install spocu Tensorflow from spocu.spocu_tensorflow import SPOCU   alpha = 3.0937 beta = 0.6653 …

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目次 1. Snake活性化関数の概要 1.1 Snake活性化関数とは 1.2 Snake関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 Snakeの活性化関数を作成 2.5 LSTMの活性化関数を作成 2.6 まとめ 関連記事：活性化関数のまとめ   1. Snake活性化関数の概要 1.1 Snake活性化関数とは Snakeの活性化関数は、単純な周期関数の外挿を学習できないLSTMに用います。通常の活性化関数であるtanh、sigmoid、reluの弱点を改善するために使用します。LSTMベースのアクティベーションの優れた最適化特性を維持しながら、周期関数を学習するために必要な周期的誘導バイアスを実現する新しいアクティベーション、つまりx + sin2（x）のような学習が難しいタイプで用いられます。   tfa.activations.snake( x: tfa.types.TensorLike, frequency: tfa.types.Number = 1 ) -> tf.Tensor 論文：Neural Networks Fail to Learn Periodic Functions and How to Fix It https://arxiv.org/abs/2006.08195 TensorFlow: …

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  目次 1. TanhExp活性化関数の概要 1.1 TanhExp活性化関数とは 1.2 TanhExp関数 2. 実験 2.1 ライブラリインポート 2.2 データ読み込み 2.3 データ加工 2.4 TanhExpの活性化関数を作成 2.5 Reluの活性化関数を作成 2.6 まとめ   記事：活性化関数のまとめ   1. TanhExp活性化関数の概要 1.1 TanhExp活性化関数とは TanhExpはTanh Exponential Activation Functionの略称です。名前からわかるようにtanhとexpを使います。TanhExpの定義はf(x) = x tanh(e^x)である。様々なデータセットやネットワークモデルに対してTanhExpのシンプルさ、効率性、ロバスト性を実証し、TanhExpは収束速度と精度の両方で同等のものを凌駕することを示した。また、ノイズを追加したり、データセットを変更したりしても、TanhExpの挙動は安定している。ネットワークのサイズを大きくしなくても、少数の学習エポックと余分なパラメータを追加することなく、TanhExpによって軽量ニューラルネットワークの能力を向上させることができることを示す。 論文：TanhExp: A Smooth Activation Function with High Convergence Speed for Lightweight Neural Networks https://arxiv.org/abs/2003.09855   1.2 TanhExp関数 def tanhexp(x): return x * tf.math.tanh(tf.math.exp(x)) …

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