Засићена линеарна јединица као универзална симетрична активациона функција за дубинско учење

  • Maja Lutovac Banduka English
  • Vladimir Milićević Faculty of Mechanical and Civil Engineering, University of Kragujevac
  • Igor Franc English
  • Nemanja Zdravković English
  • Nikola Dimitrijević English
Ključne reči: вештачке неуронске мреже, решења у затвореном облику, одлука о класификацији, екстракција карактеристика, алгоритми машинског учења, дубинско учење

Sažetak


Постоји више симетричних активационих функција које се користе у вештачким неуронским мрежама за дубинско учење. У овом раду предлажемо универзалну активациону функцију засновану на засићеној линеарној јединици (SaLU), која се може користити као замена за било коју познату симетричну активациону функцију. За задатке класификације није неопходно прецизно израчунавање вероватноће детектованих класа. Одлука о класификацији доноси се на основу највеће вероватноће за дате улазне вредности. Као доказ концепта, показујемо да се две најчешће коришћене активационе функције — хиперболички тангенс и алгебарски сигмоид — могу ефикасно заменити функцијом SaLU избором једног параметра. Штавише, теоријска степ-функција такође може бити замењена функцијом SaLU, уз шири опсег прелазне области. Сви изводи заснивају се на симболичкој обради. Такође је приказана визуелизација опсега улазних вредности које доводе до одговарајуће класификације. Ово може помоћи научницима и програмерима у пројектовању сложених алгоритама машинског учења и у разумевању начина рада алгоритама дубинског учења.

Reference

Khan, S., Rahmani, H., Shah, S., & Bennamoun, M. (2018). A Guide to Convolutional Neural Networks for Computer Vision, Switzerland, Springer Nature, 2018, 54-56.

Bernard, E. (2022). Introduction to Machine Learning, Champaign, IL, USA: Wolfram Media

Wolfram, S. (2023). An Elementary Introduction to the Wolfram Language, 3rd ed., Champaign, IL, USA: Wolfram Media

Lutovac, M.D., & Tosic, D. (2014). Schematic Solver, Mathematica application package, symbolic signal processing, software implementation, mouse driven interactive drawing tool, https://library.wolfram.com/infocenter/TechNotes/4814/

Milićević, V., Franc, I., Lutovac Banduka, M., Zdravković, N., & Dimitrijević, N. (2025). Symbolic analysis of classical neural networks for deep learning, International Journal for Quality Research, 19 (1), 85-100.

Lutovac Banduka, M., & Lutovac, M. (2024). Multiplierless neural networks for deep learning, in Proc. 13th Mediterranean Conference on Embedded Computing, Budva, Montenegro, Jun. 11-14, 2024, 262-265.

Zhao, F., & Huang, S. L. (2022). On the universally optimal activation function for a class of residual neural networks, AppliedMath, 2 (4), 574-584.

Kamienny, P.A., d’Ascoli, S., Lample, G., & Charton, F. (2022). End-to-end symbolic regression with transformers,” presented at the 36th Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2022), New Orleans, USA, Nov. 28th - Dec. 9th 2022, Adv. Neural Inf. Proc. Syst., 35, 10269-10281.

Goodfellow, I., Bengio, Y., & Courville, A. (2016), Deep Learning, Cambridge, MA, USA: MIT Press.

Setzu, M., Guidotti, R., Monreale, A., Turini, F., Pedreschi, D., & Giannotti, F. (2021), GLocalX - from local to global explanations of black box AI models, Artificial Intelligence, 103457, 294, 1-15

Wiratsin, O., & Ragkhitwetsagul, C. (2025). Effectiveness of Explainable Artificial Intelligence (XAI) Techniques for Improving Human Trust in Machine Learning Models: A Systematic Literature Review, IEEE Access, 13, 121326-121350, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3575022

Lăzăroiu, G., Andronie, M., Iatagan, M., Geamanu, M., Stefanescu, R., & Diamarescu, I. (2022). Review deep learning-assisted smart process planning, robotic wireless sensor networks, and geospatial big data management algorithms in the internet of manufacturing things, ISPRS International Journal of Geo-Information, 11 (5), 277.

Dubey, S.R., Singh S.K., & Chauduri, B.B. (2021). Activation functions in deep learning: A comprehensive survey and benchmark, arXiv preprint arXiv:2109.14545.

Stursa, D. & Dolezel P. (2019). Comparison of ReLU and linear saturated activation functions in neural network for universal approximation, 22nd International Conference on Process Control (PC19), 11-14 June 2019, Strbske Pleso, Slovakia

Wang, J.H., Cao, J., Li, W., Yu, P., & Huang, K. (2019). A novel parallel accelerated CRPF algorithm," Applied Intelligence, 50 (3), 849-859.

Chen, J., & Pan. Z. (2023). Saturated Non-Monotonic Activation Functions, arXiv preprint arXiv:2305.07537.

Lau, M.M., & Hann Lim, K. (2018). Review of Adaptive Activation Function in Deep Neural Network," 2018 IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES). 03-06 December 2018, Sarawak, Malaysia

Yang, X., Gao, Z., & Zhang, J. (2020). Event-driven H∞ control with critic learning for nonlinear systems, Neural Networks, 132, 30-42.

Lee, Y., Park, C., & Kang, S. (2023). Deep Embedded Clustering Framework for Mixed Data, IEEE Access, 11, 33-40.

Zhang, N., Zhao, J., Ma. L., Kong, H., & Li, H. (2022). Tool Wear Monitoring Based on Transfer Learning and Improved Deep Residual Network, IEEE Access, 10, 119546-119557.

Ren, Y.M., Alhajeri, M.S., Luo, J., & Chen, S. (2022). A tutorial review of neural network modeling approaches for model predictive control, Computers & Chemical Engineering, 165 (3), 107956.

Objavljeno
2026/06/09
Rubrika
Originalni naučni članak