[人工智能]经典模型——NiN&GoogLeNet

NiN

全连接层的问题：包含大量的参数。很容易过拟合。

通常是$$输入通道数\times 图像尺寸\times 输出尺度$$

NiN的思想是：完全不要全连接层；

一个NiN块：

卷积层之后跟两个1x1的卷积，步幅为1，无填充，输出形状和卷积层输出一样。起到了全连接层的作用（按照逐一像素）。

NiN的架构：

1. 无全连接层；
2. 交替使用NiN块和步幅为2的最大池化层（逐步减小高宽和增大通道数）；
3. 最后使用全局平均池化层得到输出（输入通道数是类别数）；

如果我们要得到1000类的话，最后就有1000个通道，每个做全局平均池化得到这一通道对应类的置信度。

总结：

1. NiN块使用卷积层+2个1x1卷积层，后者对每个像素增加了非线性；
2. 全局平均池化代替VGG和AlexNet的全连接层，参数个数少，不容易过拟合。

参数用了Alex那一套，不过加了一些1x1的卷积。

GoogleNet

怎么选择最好的超参数？
卷积核、池化方式、通道数？

Inception块：每种卷积都要，最后concatenation（高宽不变，通道数连接）。

可以看到，白色块的作用都是通过改变通道数来降低模型复杂度（也就是参数量）。蓝色块的作用是抽取信息。

先降后增的设计思路是bottleneck的感觉。

Inception块相比单独的3x3或5x5卷积相比，其有更少的参数个数和计算复杂度。

同时Inception块还增加了其中学习得到的信息的多样性。

Stage1和Stage2和VGG一致。GoogleNet用了很多NiN的思想，大量地使用1x1卷积减少参数量。

相比于AlexNet，GoogleNet的卷积核是比较小的，这使得空间信息不会被很快压缩，支撑后续通道数增加时的信息学习。

同时，空间信息被压缩，我认为也是为了增加通道数的无奈之举，目的是为了减少参数量。

第三阶段，可以看到通道数还是在增加的，但是每一个Inception块的参数都不一样。值得一提的是，3x3卷积永远是被分配地最多的，这是因为它参数量不大，提取信息的效果也还行。

Inception块后续有很多变种，V2加入了BN、V3修改了卷积尺寸、V4加入了残差连接。