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在带有批量归一化(Batch Normalization)的残差网络中如何正确使用 Dropout

Bum Jun Kim Hyeyeon Choi Hyeonah Jang Donggeon Lee Sang Woo Kim

摘要

在深度神经网络的稳定优化中,正则化方法如Dropout和批量归一化(batch normalization)已被广泛应用于各类任务。然而,关于Dropout的正确应用位置,目前仍缺乏系统性的讨论,实际应用中不同研究者根据经验选择不同的插入位置。本研究系统探究了Dropout的最优应用位置。研究发现,在包含批量归一化的残差网络(Residual Network)中,将Dropout置于某些特定位置可提升模型性能,而置于其他位置则可能导致性能下降。基于理论分析,本文提出以下关于Dropout正确应用位置的指导原则:在残差分支中,应在最后一个批量归一化层之后、最后一个权重层之前应用一次Dropout。我们提供了详尽的理论推导以支持该结论,并通过模块化实验进行了验证。此外,本文还研究了用于生成最终预测结果的网络头部(head)中Dropout的最优位置。尽管当前普遍做法是在全局平均池化(global average pooling)之后应用Dropout,但我们证明:在全局平均池化之前应用Dropout,能够获得更为稳定的输出结果。上述提出的指导原则已在多种数据集和模型上通过实验得到验证,结果表明其具有良好的泛化能力与实用性。


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