学习笔记：ReLU的各种变形函数

• 2020 年 3 月 12 日
• 筆記

ReLU函数及其一阶导数的图像如下图所示。

在ReLU函数的基础上，又出现了几种变形函数。这里我们暂且不讨论这些函数作为激活函数的优势与不足。

Leaky ReLU函数

Leaky ReLU函数的表达式如下所示。Leaky是“泄漏”的意思，不难理解，与ReLU函数相比，当x为负值时，输出不再为0，也就是有“泄漏”。这里a通常取值为0.01。

采用Python描述Leaky ReLU非常方便，如下图所示。这里用到了numpy中的maximum函数。

下图给出了ReLU、a为0.01时的Leaky ReLU和a为0.99时的Leaky ReLU的函数图像。

PReLU函数

Parameter-ReLU，简称PReLU，是对Leaky ReLU的改进，PReLU的出发点是不将a 设置为0.01，而是根据数据来定，这样就可以自适应地从数据中学习参数。

RReLU函数

Randomized ReLU，简称RReLU，是对Leaky ReLU的另一种改进。在训练时，a是给定范围内取样的随机变量，而测试时a变为固定值。其表达式如下所示。这里a服从均匀分布，且满足0≤a<1。

为了模拟RReLU的特征，我们用Python建模，如下图所示。这里仍然使用上文Python描述的Lrelu，区别在于参数a服从均匀分布，且取值为大于等于0小于1的值，如代码第8行所示。

上述Python代码可获得如下图像。这里需要注意的是当x小于0时，每一个xji对应的aji是个随机变量，而非固定值。

进一步对比，我们把ReLU、Leaky ReLU、PReLU和RReLU的函数图像描绘出来，如下图所示。

Bounded ReLU函数

Bounded ReLU函数简称BReLU，其表达式如下所示。

n值是可以调整的，在TensorFlow中提供了BReLU-6，或是直接写成ReLU6。采用Python描述代码如下图所示，可以看到，代码非常简洁。

当n为6时，BReLU也就是ReLU6的函数图像如下图所示。

至此，我们可以看到，除了ReLU外，还存在Leaky ReLU、PReLU、RReLU和BReLU等激活函数。