pytorch中softmax与logsigmoid的对比
torch.nn.softmax
作用：
1、将softmax函数应用于输入的n维tensor，重新改变它们的规格，使n维输出张量的元素位于[0,1]范围内，并求和为1。
2、返回的tensor与原tensor大小相同，值在[0，1]之间。
3、不建议将其与nllloss一起使用，可以使用logsoftmax代替之。
4、softmax的公式：
参数：
维度，待使用softmax计算的维度。
例子：
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# 随机初始化一个tensora = torch.randn(2, 3)print(a) # 输出tensor# 初始化一个softmax计算对象，在输入tensor的第2个维度上进行此操作m = nn.softmax(dim=1)# 将a进行softmax操作output = m(a)print(output) # 输出tensortensor([[ 0.5283, 0.3922, -0.0484], [-1.6257, -0.4775, 0.5645]])tensor([[0.4108, 0.3585, 0.2307], [0.0764, 0.2408, 0.6828]]) |
可以看见的是，无论输入的tensor中的值为正或为负，输出的tensor中的值均为正值，且加和为1。
当m的参数dim=1时，输出的tensor将原tensor按照行进行softmax操作；当m的参数为dim=0时，输出的tensor将原tensor按照列进行softmax操作。
深度学习拓展：
一般来说，softmax函数会用于分类问题上。例如，在vgg等深度神经网络中，图像经过一系列卷积、池化操作后，我们可以得到它的特征向量，为了进一步判断此图像中的物体属于哪个类别，我们会将该特征向量变为：类别数 * 各类别得分 的形式，为了将得分转换为概率值，我们会将该向量再经过一层softmax处理。
torch.nn.logsigmoid
公式：
函数图：
可以见得，函数值在[0, -]之间，输入值越大函数值距离0越近，在一定程度上解决了梯度消失问题。
例子：
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a = [[ 0.5283, 0.3922, -0.0484], [-1.6257, -0.4775, 0.5645]]a = torch.tensor(a)lg = nn.logsigmoid()lgoutput = lg(a)print(lgoutput)tensor([[-0.4635, -0.5162, -0.7176], [-1.8053, -0.9601, -0.4502]]) |
二者比较：
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import torchimport torch.nn as nn# 设置a为 2*3 的tensora = [[ 0.5283, 0.3922, -0.0484], [-1.6257, -0.4775, 0.5645]]a = torch.tensor(a)print(a)print('a.mean:', a.mean(1, true)) # 输出a的 行平均值m = nn.softmax(dim=1) # 定义softmax函数，dim=1表示为按行计算lg = nn.logsigmoid() # 定义logsigmoid函数output = m(a)print(output)# 输出a经过softmax的结果的行平均值print('output.mean:', output.mean(1, true)) lg_output = lg(a)print(lg_output)# 输出a经过logsigmoid的结果的行平均值print('lgouput.mean:', lg_output.mean(1, true)) # 结果：tensor([[ 0.5283, 0.3922, -0.0484], [-1.6257, -0.4775, 0.5645]])a.mean: tensor(-0.1111)tensor([[0.4108, 0.3585, 0.2307], [0.0764, 0.2408, 0.6828]])output.mean: tensor([[0.3333], [0.3333]]) # 经过softmax的结果的行平均值tensor([[-0.4635, -0.5162, -0.7176], [-1.8053, -0.9601, -0.4502]])lgouput.mean: tensor([[-0.5658], [-1.0719]]) # 经过logsigmoid的结果的行平均值 |
由上可知，继续考虑分类问题，相同的数据，经过softmax和logsigmoid处理后，若取最大概率值对应类别作为分类结果，那么：
1、第一行数据经过softmax后，会选择第一个类别；经过logsigmoid后，会选择第一个。
2、第二行数据经过softmax后，会选择第三个类别；经过logsigmoid后，会选择第三个。
3、一般来说，二者在一定程度上区别不是很大，由于sigmoid函数存在梯度消失问题，所以被使用的场景不多。
4、但是在多分类问题上，可以尝试选择sigmoid函数来作为分类函数，因为softmax在处理多分类问题上，会更容易出现各项得分十分相近的情况。瓶颈值可以根据实际情况定。
nn.softmax()与nn.logsoftmax()
nn.softmax()计算出来的值，其和为1，也就是输出的是概率分布，具体公式如下：
这保证输出值都大于0，在0,1范围内。
而nn.logsoftmax()公式如下：
由于softmax输出都是0-1之间的，因此logsofmax输出的是小于0的数，
softmax求导：
logsofmax求导：
例子：
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import torch.nn as nnimport torchimport numpy as np |
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layer1=nn.softmax()layer2=nn.logsoftmax() input=np.asarray([2,3])input=variable(torch.tensor(input)) output1=layer1(input)output2=layer2(input)print('output1:',output1)print('output2:',output2) |
输出：
output1: variable containing:
0.2689
0.7311
[torch.floattensor of size 2]output2: variable containing:
-1.3133
-0.3133
[torch.floattensor of size 2]
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持服务器之家。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38883844/article/details/104248622
