使用 sigmoid 激活函数理解神经网络输出 >1

Question

我正在试验一种将卷积神经网络与线性模型相结合的模型。这是它的简化版本：

from tensorflow.keras import Sequential
from tensorflow.keras.experimental import WideDeepModel, LinearModel

num_classes = 1 ##(0='NO' or 1='YES')

cnn_model.Sequential()
cnn_model.add(Conv1D(20, 8, padding='same', activation='relu'))
cnn_model.add(GlobalAveragePooling1D())
cnn_model.add(Dropout(0.6))
cnn_model.add(Dense(num_classes, activation='sigmoid'))

linear_model = LinearModel()
combined_model = WideDeepModel(linear_model, cnn_model)
combined_model.compile(optimizer = ['sgd', 'adam'],
                            loss = ['mse','binary_crossentropy'], 
                         metrics = ['accuracy'])

性能非常好，一切似乎都很顺利，直到我按 pval 对预测进行排序，我可以看到即使我使用 sigmoid[= 也有预测 >1 27=] 激活，我认为应该将所有东西都带到 0 和 1 之间，并且线性模型没有激活函数（但输入都是按 0-1 缩放的）：

pred = [ 1 if a > threshold else 0 for a in combined_model.predict([dplus_test, X_test])] pv = combined_model.predict([dplus_test, X_test]) pval = [a[0] for a in pv]

true pred pval dplus 1633 1 1 1.002850 15.22404 1326 1 1 1.001444 10.34983 1289 1 1 1.001368 10.03043 1371 1 1 1.000986 10.74037 1188 1 1 1.000707 8.902

我检查了数据的另一端，那些预测如我所料，总是 >0。

true pred pval dplus 145 0 0 0.000463 1.81635 383 0 0 0.001023 3.24982 1053 0 0 0.001365 7.22535

到目前为止这不是问题，没有任何崩溃，我对性能很满意。

我想知道我对 sigmoid 激活函数的理解是否有误，或者 Combined 模型中是否存在允许值超过 1 的东西，我是否可以相信这些结果。

Answer 1

这是因为您的 sigmoid 仅在 Deep 模型的输出上定义，而 WideDeepModel 结合两个模型输出的方式是将它们相加（以及您的 Wide 线性模型可以有任意输出）。由于您在损失中同时包含 mse 和 binary_crossentropy，因此组合模型实际上学会了输出接近预期范围的值。

如果您只有 binary_crossentropy，您可能会看到比 1 大得多的值，因为损失公式是 -p * log(q)，其中 q 是网络的输出，您可以通过无限增加 q 来使损失任意小，这在您的输出有界时不会发生。

WideDeepModel 有一个附加属性 activation（参见 docs），您可以在其中定义整个模型的激活函数。如果要将输出压缩在0和1之间，设置为sigmoid.

combined_model = WideDeepModel(linear_model, cnn_model, activation='sigmoid')

另外最后一点，根据我的经验，像这样结合均方误差和二元交叉熵没有多大意义，在实践中你会选择一个或另一个。

使用 sigmoid 激活函数理解神经网络输出 >1

Understanding neural network output >1 with sigmoid activation function

python

tensorflow

keras

neural-network

sigmoid