Journals / Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2022 / Cilt: 11 - Sayı: 1

Sigmoid-Gumbel: A New Hybrid Activation Function

Sigmoid-Gumbel: Yeni Bir Hibrit Aktivasyon Fonksiyonu

Pages
29–45
Publication Date
2022-10-12
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Considering the experimental results, it is seen that the proposed activation function is more successful in general.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:In this article, a new hybrid activation function called Sigmoid-Gumbel (SG) is proposed, which combines the positive aspects of the previously presented activation functions and performs better than them.
📊
Key Findings & Data:Four applications were made to evaluate the performance of the proposed function.
💡
Conclusion & Impact:Considering the experimental results, it is seen that the proposed activation function is more successful in general.
🔬Design:Modeling & Simulation
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Domain Parameters

Abstract

In this article, a new hybrid activation function called Sigmoid-Gumbel (SG) is proposed, which combines the positive aspects of the previously presented activation functions and performs better than them. Four applications were made to evaluate the performance of the proposed function. In the applications, Sigmoid, Gumbel, ReLU and Adaptive Gumbel functions were used as comparison functions. MLP and CNN neural network models were used in the applications. MLP network is used for binary classification class imbalance problem in deep learning. CNN network is preferred to perform image classification applications in deep learning. In the first application, 25 unbalanced datasets are used in the MLP network to demonstrate the effectiveness of the proposed function. SG had the highest mean AUC with a value of 0.9013. In the second application, the proposed function is compared with the Sigmoid and Gumbel functions using the MNIST dataset in the CNN network. SG obtained the highest average accuracy value of 0.9921. In the third application, three different versions of the proposed function are compared. For this, the FashionMNIST dataset has been tested on the CNN network. SGv3 achieved the highest accuracy with an average value of 0.9351. In the fourth application, the proposed function is compared with ReLU and Adaptive Gumbel functions using MNIST dataset in CNN network. The highest performance was obtained by SG with a value of 0.9926. Considering the experimental results, it is seen that the proposed activation function is more successful in general.

Özet

Bu makalede daha önce sunulan aktivasyon fonksiyonlarının olumlu yanlarını birleştiren ve onlardan daha iyi başarım sağlayan ve Sigmoid-Gumbel (SG) olarak adlandırılan yeni bir hibrit aktivasyon fonksiyonu önerilmiştir. Önerilen fonksiyonun başarımını değerlendirmek için dört uygulama yapılmıştır. Yapılan uygulamalarda karşılaştırma fonksiyonları olarak Sigmoid, Gumbel, ReLU ve Adaptive Gumbel fonksiyonları kullanılmıştır. Uygulamalarda MLP ve CNN sinir ağı modelleri kullanılmıştır. MLP ağı derin öğrenmede ikili sınıflandırma sınıf dengesizliği problemi için kullanılmıştır. CNN ağı ise derin öğrenmede görüntü sınıflandırma uygulamaları yapmak üzere tercih edilmiştir. Birinci uygulamada, önerilen fonksiyonun etkinliğini göstermek için MLP ağında 25 dengesiz veri kümesi kullanılmıştır. En yüksek AUC ortalamasını 0.9013 değeri ile SG elde etmiştir. İkinci uygulamada, önerilen fonksiyon CNN ağında MNIST veri kümesi kullanılarak Sigmoid ve Gumbel fonksiyonlarıyla karşılaştırılmıştır. En yüksek ortalama doğruluk değerini 0.9921 ile SG elde etmiştir. Üçüncü uygulamada, önerilen fonksiyonun üç farklı versiyonu karşılaştırılmıştır. Bunun için Fashion-MNIST veri kümesi CNN ağı üzerinde denenmiştir. En yüksek doğruluğu 0.9351 ortalama değeri ile SGv3 elde etmiştir. Dördüncü uygulamada, önerilen fonksiyon CNN ağında MNIST veri kümesi kullanılarak ReLU ve Adaptive Gumbel fonksiyonlarıyla karşılaştırılmıştır. En yüksek başarım 0.9926 değeri ile SG tarafından elde edilmiştir. Yapılan deney sonuçlarına bakıldığında önerilen aktivasyon fonksiyonunun genel olarak daha başarılı olduğu görülmektedir.

🔖

Cite This Article

KAYTAN, M., YEROĞLU, C., KARCI, A., AYDİLEK, İ. B. (2022). Sigmoid-Gumbel: A New Hybrid Activation Function. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 11 - Sayı: 1, 29–45. https://ajindex.com/articles/466509

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (15)

  1. A. A. Süzen, Z. Yildiz, and T. Yilmaz, “LSTM tabanlı Derin Sinir Ağı ile Ayak Taban Basınç Verilerinden VKİ Durumlarının Sınıflandırılması”, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 8, no. 4, pp. 1392–1398, 2019
  2. L. Munkhdalai, T. Munkhdalai, O.-E. Namsrai, J. Lee, and K. Ryu, “An empirical comparison of machine-learning methods on bank client credit assessments”, Sustainability, vol. 11, no. 3, p. 699, 2019
  3. L. Munkhdalai, L. Wang, H. W. Park, and K. H. Ryu, “Advanced neural network approach, its explanation with LIME for credit scoring application”, in Intelligent Information and Database Systems, Cham: Springer International Publishing, 2019, pp. 407–419
  4. S. Wang, W. Liu, J. Wu, L. Cao, Q. Meng, and P. J. Kennedy, “Training deep neural networks on imbalanced data sets”, in 2016 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), 2016
  5. F. Zhou, S. Yang, H. Fujita, D. Chen, and C. Wen, “Deep learning fault diagnosis method based on global optimization GAN for unbalanced data”, Knowl. Based Syst., vol. 187, no. 104837, p. 104837, 2020
  6. F. Manessi and A. Rozza, “Learning combinations of activation functions”, in 2018 24th International Conference on Pattern Recognition (ICPR), 2018
  7. A. Apicella, F. Isgrò, and R. Prevete, “A simple and efficient architecture for trainable activation functions”, Neurocomputing, vol. 370, pp. 1–15, 2019
  8. B. Ding, H. Qian, and J. Zhou, “Activation functions and their characteristics in deep neural networks”, in 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC), 2018
  9. N. B. K V. and E. Damodar Reddy, “New algebraic activation function for multi-layered feed forward neural networks”, IETE J. Res., vol. 63, no. 1, pp. 71–79, 2017
  10. P. Ramachandran, B. Zoph, and Q. V. Le, “Searching for Activation Functions”, arXiv:1710.05941v1 [cs.NE], 2017
  11. B. Xu, R. Huang, and M. Li, “Revise saturated activation functions”, arXiv:1602.05980v2 [cs.LG], 2016
  12. F. Agostinelli, M. Hoffman, P. Sadowski, and P. Baldi, “Learning activation functions to improve deep neural networks”, arXiv:1412.6830v3 [cs.NE], 2014
  13. Y. Zhou, D. Li, S. Huo, and S.-Y. Kung, “Shape autotuning activation function”, Expert Syst. Appl., vol. 171, no. 114534, p. 114534, 2021
  14. F. Farhadi, V. Nia, and A. Lodi, “Activation Adaptation in Neural Networks”, in Proceedings of the 9th International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods, 2020
  15. C. Cai, Y. Xu, D. Ke, and K. Su, “Deep