深度学习什么情况下要偏置(bias)

Dec 29, 2024
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Deep Learning

1.深度学习偏置的作用?

我们在学深度学习的时候,最早接触到的神经网络应该属于感知器(感知器本身就是一个很简单的神经网络,也许有人认为它不属于神经网络,当然认为它和神经网络长得像也行)

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要想激活这个感知器,使得\(y=1\),就必须使\(x_1w_1 + x_2w_2 +....+x_nw_n > T\)\(T\)为一个阈值),而\(T\) 越大,想激活这个感知器的难度越大,人工选择一个阈值并不是一个好的方法,因为样本那么多,我不可能手动选择一个阈值,使得模型整体表现最佳,那么我们可以使得T变成可学习的,这样一来,\(T\) 会自动学习到一个数,使得模型的整体表现最佳。当把T移动到左边,它就成了偏置,\(x_1w_1 + x_2w_2 +....+x_nw_n - T> 0 ----->x*w +b > 0\),总之,偏置的大小控制着激活这个感知器的难易程度。

2.在某些情况下,我们是否可以不要偏置呢?

ShuffleNet V2 神经网络简介与代码实战,是否会注意到代码中的一个细节,这个代码中,bias被设置False,也就是没有用到偏置。

def conv_bn(inp, oup, stride):
    return nn.Sequential(
        nn.Conv2d(inp, oup, 3, stride, 1, bias=False),
        nn.BatchNorm2d(oup),
        nn.ReLU(inplace=True)
    )

ShuffleNet V1 神经网络简介与代码实战,这个代码中,bias被设置为True,用到了偏置

def conv3x3(in_channels, out_channels, stride=1, 
            padding=1, bias=True, groups=1):    
    """3x3 convolution with padding
    """
    return nn.Conv2d(
        in_channels, 
        out_channels, 
        kernel_size=3, 
        stride=stride,
        padding=padding,
        bias=bias,
        groups=groups)

这两份的代码区别在于卷积后面有没有接BN操作

BN操作,里面有一个关键操作

\[ \hat{x}=\frac{x-E[x]}{\sqrt{Var[x]+\epsilon}} \]

其中\(x_1 = x_0 * w_0 + b_0\),而\(E[x_1] = E[x_0*w_0] + b_0\), 所以对于分子而言,加没加偏置,没有影响;而对于下面分母而言,因为Var是方差操作,所以也没有影响。所以,卷积之后,如果要接BN操作,最好是不设置偏置,因为不起作用,而且占显卡内存。