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深度网络逼近:从 ReLU 到多样化激活函数

机器学习 2024-02-28 v5 机器学习

摘要

本文探讨了深度神经网络对于一系列多样化激活函数的表达能力。定义了一个激活函数集合 A\mathscr{A},其涵盖了大多数常用激活函数,如 ReLU\mathtt{ReLU}LeakyReLU\mathtt{LeakyReLU}ReLU2\mathtt{ReLU}^2ELU\mathtt{ELU}CELU\mathtt{CELU}SELU\mathtt{SELU}Softplus\mathtt{Softplus}GELU\mathtt{GELU}SiLU\mathtt{SiLU}Swish\mathtt{Swish}Mish\mathtt{Mish}Sigmoid\mathtt{Sigmoid}Tanh\mathtt{Tanh}Arctan\mathtt{Arctan}Softsign\mathtt{Softsign}dSiLU\mathtt{dSiLU}SRS\mathtt{SRS}。我们证明,对于任意激活函数 ϱA\varrho\in \mathscr{A},在任何有界集上,宽度为 NN、深度为 LLReLU\mathtt{ReLU} 网络均可被宽度为 3N3N、深度为 2L2Lϱ\varrho 激活网络以任意精度逼近。该发现使得大多数基于 ReLU\mathtt{ReLU} 网络取得的逼近结果能够推广至多种其他激活函数,尽管常数略有增大。值得注意的是,我们确立了若 ϱ\varrho 属于 A\mathscr{A} 的某个特定子集,则(宽度,深度)缩放因子可进一步由 (3,2)(3,2) 降至 (1,1)(1,1)。该子集包含诸如 ELU\mathtt{ELU}CELU\mathtt{CELU}SELU\mathtt{SELU}Softplus\mathtt{Softplus}GELU\mathtt{GELU}SiLU\mathtt{SiLU}Swish\mathtt{Swish}Mish\mathtt{Mish} 等激活函数。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.06555,
  title  = {Deep Network Approximation: Beyond ReLU to Diverse Activation Functions},
  author = {Shijun Zhang and Jianfeng Lu and Hongkai Zhao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06555},
  year   = {2024}
}