We present a unified representation of the most popular neural network activation functions. Adopting Mittag-Leffler functions of fractional calculus, we propose a flexible and compact functional form that is able to interpolate between various activation functions and mitigate common problems in training neural networks such as vanishing and exploding gradients. The presented gated representation extends the scope of fixed-shape activation functions to their adaptive counterparts whose shape can be learnt from the training data. The derivatives of the proposed functional form can also be expressed in terms of Mittag-Leffler functions making it a suitable candidate for gradient-based backpropagation algorithms. By training LeNet-5 neural network on MNIST and CIFAR-10 datasets, we demonstrate that adopting a unified gated representation of activation functions offers a promising and affordable alternative to individual built-in implementations of activation functions in conventional machine learning frameworks.


翻译:我们提出了一种最常用神经网络激活函数的统一表示形式。通过采用分数阶微积分中的Mittag-Leffler函数,我们构建了一种灵活且紧凑的函数形式,能够在多种激活函数之间进行插值,并缓解神经网络训练中的常见问题,例如梯度消失和梯度爆炸。所提出的门控表示将固定形状激活函数的应用范围扩展至其自适应变体,这些变体的形状可从训练数据中学习得到。该函数形式的导数同样可用Mittag-Leffler函数表示,使其适用于基于梯度的反向传播算法。通过在MNIST和CIFAR-10数据集上训练LeNet-5神经网络,我们证明采用统一的门控激活函数表示,为传统机器学习框架中各类激活函数的独立内置实现提供了一种有前景且成本可控的替代方案。

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