《零基础入门深度学习》学习笔记（四）卷积神经网络-代码详解_零基础入门深度学习(4) - 卷积神经网络

原文要点梳理：

1、最近几年卷积神经网络中，激活函数往往不选择sigmoid或tanh函数，而是选择relu函数：f(x) = max(0, x)。

选择relu的原因：

1）速度快。计算代价小

2）减轻梯度消失问题：sigmoid函数的导数最大值为0.25，累乘之后越来越小。relu导数始终为1。因此relu可以支持更深的网络。

3）稀疏性：大脑在日常工作中只有大约5%激活。sigmoid激活函数激活率为50%。relu小于零完全不激活，因此可以获得一个更低的激活率。

第一个问题：有了全连接网络，为何要引入卷积网络。全连接层为何不适合图像识别任务？

答：

1）参数量太多

2）没有利用像素之间的位置信息：每个像素和其周围像素的联系比较紧密，如果把所有像素都等同看待，孤立之后意义不大。且每个元素连接之后，连接权重大量重复多余。低效。

3）网络层数限制：网络层数越多其表达能力越强，但是：全连接神经网络的梯度很难传递超过三层。所以通过梯度下降法训练深度模型很困难。

第二个问题：卷积网络怎么解决这个问题的？有哪些优化？

答：

1）局部连接：不再全连接。减少参数。

2）权值共享：一组连接可以共享同一个权重，而不是每个连接有一个不同的权重，这样又减少了很多参数。

3）下采样：Pooling来减少每层的样本数。减少参数量，提升模型鲁棒性。

卷积神经网络组成：卷积层、Pooling层、全连接层。

第三个问题：卷积神经网络和全连接神经网络的层结构不同：

全连接网络：每层的神经元按照一维排列展开，排成一条线。

卷积神经网络：每层的神经元是按照三维排列的。排成一个长方体的样子，有宽度、高度、深度（通道数）。

卷积层有多少个卷积核组数。就相当于对图像提取了几组特征，下一层就有多少个特征图。也称通道数。

卷积动态图演示了卷积过程。Padding。

两点特别关注：一个局部连接和权值共享：每层神经元只和上一层部分神经元相连(卷积计算规则)，且filter的权值对于上一层所有神经元都是一样的。

对于包含两个3*3*3的fitler的卷积层来说，其参数数量仅有(3*3*3+1)*2=56个，且参数数量与上一层神经元个数无关。与全连接神经网络相比，其参数数量大大减少了。（加1因为偏置。）

原文详细讲解了，梯度反向传播的计算过程。有空可以回头看看。