softmax求导

softmax层的输出为

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softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第1张

其中,softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第2张表示第L层第j个神经元的输入,softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第3张表示第L层第j个神经元的输出,e表示自然常数。

现在求softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第4张softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第5张的导数,

如果j=i,

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第6张

        softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第7张   1

如果jsoftmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第8张i,

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第9张  2

 

cross-entropy求导

loss function为

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第10张

softmax层的输入softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第11张求导,如下

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第12张

        softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第13张

        softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第14张

        softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第15张 

 

label smoothing

对于ground truth为one-hot的情况,使用模型去拟合这样的函数具有两个问题:首先,无法保证模型的泛化能力,容易导致过拟合; 其次,全概率和零概率将鼓励所属类别和非所属类别之间的差距会被尽可能拉大,因为模型太过相信自己的预测了。

为了解决这一问题,使得模型没有那么肯定,提出了label smoothing。

原ground truth为softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第16张,添加一个与样本无关的分布softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第17张,得到

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第18张 

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第19张表示预测结果,则loss function为

softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第20张

label smoothing是论文《Rethinking the Inception Architecture for Computer Vision》中提出的,文中表明,使用label smoothing后结果有一定程度的提升。在论文中,softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第21张,k表示类别,softmax求导、cross-entropy求导及label smoothing 人工智能 第22张

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