0. 前言
这篇文章想写好久了，一直拖着。其一开始 在阅读 SASrec的时候 发现为了加入注意力机制 给了三个处理过拟合的方法 为此 想写一个文章 来整理一下 这三个技术的作用
1. dropout
感谢：https://blog.csdn.net/program_developer/article/details/80737724
1.1 出现的原因
在机器学习的模型中，如果模型的参数太多，而训练样本又太少，训练出来的模型很容易产生过拟合的现象。在训练神经网络的时候经常会遇到过拟合的问题，过拟合具体表现在：模型在训练数据上损失函数较小，预测准确率较高；但是在测试数据上损失函数比较大，预测准确率较低。
过拟合是很多机器学习的通病。如果模型过拟合，那么得到的模型几乎不能用。为了解决过拟合问题，一般会采用模型集成的方法，即训练多个模型进行组合。此时，训练模型费时就成为一个很大的问题，不仅训练多个模型费时，测试多个模型也是很费时。
综上所述，训练深度神经网络的时候，总是会遇到两大缺点：
（1）容易过拟合
（2）费时
Dropout可以比较有效的缓解过拟合的发生，在一定程度上达到正则化的效果。
1.2 啥是dropout
Dropout可以作为训练深度神经网络的一种trick供选择。在每个训练批次中，通过忽略一半的特征检测器（让一半的隐层节点值为0），可以明显地减少过拟合现象。这种方式可以减少特征检测器（隐层节点）间的相互作用，检测器相互作用是指某些检测器依赖其他检测器才能发挥作用。
Dropout说的简单一点就是：我们在前向传播的时候，让某个神经元的激活值以一定的概率p停止工作，这样可以使模型泛化性更强，因为它不会太依赖某些局部的特征
1.3 why？
（1）取平均的作用： 先回到标准的模型即没有dropout，我们用相同的训练数据去训练5个不同的神经网络，一般会得到5个不同的结果，此时我们可以采用 “5个结果取均值”或者“多数取胜的投票策略”去决定最终结果。例如3个网络判断结果为数字9,那么很有可能真正的结果就是数字9，其它两个网络给出了错误结果。这种“综合起来取平均”的策略通常可以有效防止过拟合问题。因为不同的网络可能产生不同的过拟合，取平均则有可能让一些“相反的”拟合互相抵消。dropout掉不同的隐藏神经元就类似在训练不同的网络，随机删掉一半隐藏神经元导致网络结构已经不同，整个dropout过程就相当于对很多个不同的神经网络取平均。而不同的网络产生不同的过拟合，一些互为“反向”的拟合相互抵消就可以达到整体上减少过拟合。
（2）减少神经元之间复杂的共适应关系： 因为dropout程序导致两个神经元不一定每次都在一个dropout网络中出现。这样权值的更新不再依赖于有固定关系的隐含节点的共同作用，阻止了某些特征仅仅在其它特定特征下才有效果的情况 。迫使网络去学习更加鲁棒的特征 ，这些特征在其它的神经元的随机子集中也存在。换句话说假如我们的神经网络是在做出某种预测，它不应该对一些特定的线索片段太过敏感，即使丢失特定的线索，它也应该可以从众多其它线索中学习一些共同的特征。从这个角度看dropout就有点像L1，L2正则，减少权重使得网络对丢失特定神经元连接的鲁棒性提高。
（3）Dropout类似于性别在生物进化中的角色：物种为了生存往往会倾向于适应这种环境，环境突变则会导致物种难以做出及时反应，性别的出现可以繁衍出适应新环境的变种，有效的阻止过拟合，即避免环境改变时物种可能面临的灭绝
2. 残差网络(Residual Network)，残差连接(skip-connect)
感谢：https://blog.csdn.net/weixin_43135178/article/details/115447031
2.1 动机
深度神经网络的退化问题 以及 梯度弥散/爆炸 问题
残差网络很好地解决了深度神经网络的退化问题，并在ImageNet和CIFAR-10等图像任务上取得了非常好的结果，同等层数的前提下残差网络也收敛得更快。这使得前馈神经网络可以采用更深的设计。除此之外，去除个别神经网络层，残差网络的表现不会受到显著影响
3. 归一化
https://zhuanlan.zhihu.com/p/432176139 BN 和 LN区别
https://zhuanlan.zhihu.com/p/113233908 还是区别
https://zhuanlan.zhihu.com/p/311165133 这个应该是最能让人清楚的bn 和 ln 区别的文章
https://zhuanlan.zhihu.com/p/74476637 归一化的整体理解
https://blog.csdn.net/weixin_43687366/article/details/108572992 norm pytorch 怎么用
3.1 作用
Norm起作用的本质是它平滑了Loss，保持了梯度下降过程中的稳定。
3.2 layer normalization
Latch Normalizaiton在NLP中的直观图中，是对一个btz中的同一句话中每个字进行归一化，即图中红色箭头方向，对该方向这一桶计算均值和方差后，计算归一化；以此对整个btz进行归一化。
3.3 Batch Normalizaiton
Batch normalizaiton在NLP中的直观图中，是对一个btz中的每句话同一个位置的字进行归一化，即图中红色箭头方向，对这一桶计算均值和方差后，计算归一化；以此对整个btz进行归一化。
BN缺点
* Btz太小会影响。对batchsize的大小比较敏感，由于每次计算均值和方差是在一个batch上，所以如果batchsize太小，则计算的均值、方差不足以代表整个数据分布；
* BN实际使用时需要计算并且保存某一层神经网络batch的均值和方差等统计信息，对于对一个固定深度的前向神经网络（DNN，CNN）使用BN，很方便；但对于RNN来说，sequence的长度是不一致的，换句话说RNN的深度不是固定的，不同的time-step需要保存不同的statics特征，可能存在一个特殊sequence比其他sequence长很多，这样training时，计算很麻烦
BN不适用于RNN等动态网络，适用于CNN；LN适用于RNN。