参数随机初始化方法:xavier_init()

torch入门笔记21:xavier初始化方法 今天的task主要是为了使得分类中要达到更好的优化效果,这里需要对model内部参数的初始化做一下特殊的处理。 还记得torch会帮我们随机初始化参数吗?我们现在不使用torch的初始化参数,而使用一种更高级的初始化方法,称之为xavier方法。概括来讲,就是根据每层的输入个数和输出个数来决定参数随机初始化的分布范围。在代码里只需要一句: model = require('weight-ini 阅读详情

初始化方法由Bengio等人在2010年的论文《Understanding the difficulty of training deep feedforward neural networks》中提出。

它为了保证前向传播和反向传播时每一层的方差一致,根据每层的输入个数和输出个数来决定参数随机初始化的分布范围,是一个通过该层的输入和输出参数个数得到的分布范围内的均匀分布。
公式如下:

U[−6–√nin+nout−−−−−−−−√,6–√nin+nout−−−−−−−−√]U[−6nin+nout,6nin+nout]

其中:ninnin 和 noutnout 分别表示该层输入和输出的参数(权重)个数。
具体推导如下:
假设某层激活函数为线性(非线性与之类似),输入输出关系如下:
y=∑i=1nwixi+by=∑i=1nwixi+b

定义D(xi)D(xi) 和D(wi)D(wi) 分别为随机变量 xixi 和 wiwi 的方差,根据方差公式有:
D(wixi)=E(wi)2D(xi)+E(xi)2D(wi)+D(wi)D(xi)D(wixi)=E(wi)2D(xi)+E(xi)2D(wi)+D(wi)D(xi)

设计网络时,我们通常会用一些tricks使每层的输入和权值的均值为0,,则有:
D(wixi)=D(wi)D(xi)D(wixi)=D(wi)D(xi)

假设输入xixi和权值wiwi 独立同分布:
D(y)=nD(wi)D(xi)D(y)=nD(wi)D(xi)

由于输入和输出方差相同: D(y)=D(x)D(y)=D(x) ,所以有:
D(w)=1nD(w)=1n

对于多层网络,正向传播时第 i 层的输出方差 D(yi)D(yi) 可用前面各层方差的乘积表示:
D(yi)=D(xi)∏k=0i−1nkD(wk)D(yi)=D(xi)∏k=0i−1nkD(wk)

其中,D(xi)D(xi) 为第 i 层的输入,nknk 和 wkwk 分别为前面第 k 层的参数数量和长度为 nknk 的权值向量。

反向传播时,与正向传播类似:

D(∂L∂wi)=D(∂L∂wm)∏p=imnp+1D(wp)D(∂L∂wi)=D(∂L∂wm)∏p=imnp+1D(wp)

其中,L 为最高层第 m 层的损失函数。

对于每一层的权值向量 wiwi,正向与反向传播的方差 D(xi)D(xi) 相等:

niD(wi)=1niD(wi)=1
ni+1D(wi)=1ni+1D(wi)=1

由于通常相邻两层的权重参数的数量不同,因此选择:
D(wi)=2ni+ni+1D(wi)=2ni+ni+1

为了满足在某个关于原点对称的范围内实现均匀分布,所以Xavier的初始化为在如下范围内的均匀分布:
U[−6–√nin+nout−−−−−−−−√,6–√nin+nout−−−−−−−−√]U[−6nin+nout,6nin+nout]
【pytorch 】nn.init 中实现的初始化函数 normal, Xavier==》为了保证数据的分布(均值方差一致)是一样的,类似BN 为什么要输入和输出的方差相同?有利于信息的传递 、、为了使得网络中信息更好的流动,每一层输出的方差应该尽量相等。在考虑线性激活函数的情况下, 在初始化的时候使各层神经元的方差保持不变, 即使各层有着相同的分布. 如果每层都用N(0, 0.01)随机初始化的话, 各层的数据分布不一致, 随着层度的增加, 神经元将集中在很大的值或很小的值, 不利于传递信息. 很多初始化策略都是为了保持每层的分布不变, 而BN是通过增加归一化层使得每层数据分布保持在N(0, 1) xavier的初始化方式和BN一样,为了保证数据 阅读详情

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