While the authors of Batch Normalization (BN) identify and address an important problem involved in training deep networks-- Internal Covariate Shift-- the current solution has certain drawbacks. Specifically, BN depends on batch statistics for layerwise input normalization during training which makes the estimates of mean and standard deviation of input (distribution) to hidden layers inaccurate for validation due to shifting parameter values (especially during initial training epochs). Also, BN cannot be used with batch-size 1 during training. We address these drawbacks by proposing a non-adaptive normalization technique for removing internal covariate shift, that we call Normalization Propagation. Our approach does not depend on batch statistics, but rather uses a data-independent parametric estimate of mean and standard-deviation in every layer thus being computationally faster compared with BN. We exploit the observation that the pre-activation before Rectified Linear Units follow Gaussian distribution in deep networks, and that once the first and second order statistics of any given dataset are normalized, we can forward propagate this normalization without the need for recalculating the approximate statistics for hidden layers.


翻译:虽然批量正常化(BN)的作者在培训深层网络时发现并解决了一个重要的问题 -- -- 内部 Coevariate Shift -- -- 目前的解决办法有一定的缺点。 具体地说, BN依赖分批统计,以在培训期间进行分层输入正常化,使得投入(分配)的平均值和标准偏差估计数与隐性层的估计数相比,由于参数值的变化(特别是在初始培训阶段),这种估计数与隐性层不相符,从而难以被证实。 另外,BN在培训期间不能与第1批量标准值一起使用。 我们通过提出一种非调整性正常化技术来消除内部共变异性变化,即我们称之为 " 正常化促进 " 来解决这些缺点。 我们的方法并不依赖于分批统计,而是使用数据独立的对每个层的平均和标准递减值的准估计值数据,因此与BN相比计算得更快。 我们利用这样一种观察,即调整后线性单元前的预先活动遵循深网络的Gaussian分布,一旦任何特定数据集的第一和第二顺序统计都实现了正常化,我们就可以推进这一正常化,而无需重新计算隐性层的统计。

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