Python是一門流行的編程語言,由于其簡潔而易于學習的語法,以及強大的功能,已經成為人工智能中最受歡迎的語言。然而,人工神經網絡(ANN)也是人工智能中一個重要的領域,激勵函數是人工神經網絡中的必要組成部分,本文將介紹Python中常見的激勵函數。
在人工神經網絡中,激勵函數用于將輸入數據進行非線性映射,以便更好地獲取數據特征。Python中常用的激活函數主要包括Sigmoid、ReLU、tanh以及softmax。
import numpy as np # Sigmoid函數 def sigmoid(x): return 1/(1+np.exp(-x)) # ReLU函數 def relu(x): return np.maximum(0,x) # tanh函數 def tanh(x): return np.tanh(x) # softmax函數 def softmax(x): exp_x = np.exp(x) return exp_x / np.sum(exp_x, axis=1, keepdims=True)
以上代碼中,我們定義了Sigmoid、ReLU、tanh以及softmax函數。這些函數的輸入可以是向量、矩陣或任何張量,這是由于numpy中的向量化能力。
Sigmoid函數是一個常用的激勵函數,輸出值在0和1之間,函數具有平滑過渡的特性,能夠很好的處理較小的數據量。然而,當輸入數據增大時,函數的梯度會趨近于零,導致梯度消失問題。
ReLU函數是為了解決Sigmoid函數中的梯度消失問題而出現的,它將負值部分直接設為0,能夠更好的處理較大的數據量。但是,ReLU函數還存在一個函數死亡問題:當輸入為負值時,導數為0,導致神經元的死亡。
tanh函數同樣是一個常用的激勵函數,函數的取值范圍在-1和1之間,它具有與Sigmoid函數相似的特點,但是沒有梯度消失問題。但是,當輸入數據較大時,函數會飽和,使學習速度變慢。
softmax函數主要用于多分類問題,它能夠將輸出值轉化為概率值,屬于概率性激勵函數。當用于多分類時,softmax函數可以使得輸出的每一個值都代表一個類別的概率。
總的來說,Python中的激勵函數有多種不同的選擇,根據不同的需求和問題,合理選擇激勵函數可以使得神經網絡的表現更加優秀。