神经网络中的偏置（bias）究竟有什么用?

一、提高模型的表达力

神经网络的偏置参数可以增加模型的表达力。简单地说，偏置可以看作是一个模型可以调整的“阈值”。它可以帮助模型对输入数据进行更精细的调整，使模型可以更好地拟合数据。

二、增加模型的灵活性

偏置参数可以使模型具有更高的灵活性。在没有偏置的情况下，神经元的输出完全依赖于输入，而有了偏置后，即使所有的输入都是零，神经元也可以输出非零值。这使得模型在处理复杂问题时更具灵活性。

三、保证激活函数工作在非线性区域

偏置参数可以保证激活函数工作在非线性区域。对于很多激活函数（如sigmoid，tanh等），当输入接近0时，函数的输出几乎是线性的。引入偏置后，可以保证即使输入为0，神经元也可以在激活函数的非线性区域工作，从而提高模型的非线性表达能力。

四、防止模型过拟合

通过适当的正则化，偏置可以帮助防止模型过拟合。例如，可以对偏置应用L1或L2正则化，使得模型在尽可能减小训练误差的同时，也能保持对参数的稀疏性或小范数，从而防止模型过拟合。

延伸阅读

在神经网络中，参数的初始化是一个重要的步骤，这包括权重和偏置的初始化。在初始化偏置时，通常将其设置为小的常数，如0.1。这是因为如果偏置初始化为0，那么在使用某些激活函数（如ReLU）时，神经元可能一直处于非激活状态。

另外，虽然偏置在神经网络中起着重要的作用，但也不能忽视其可能带来的问题。例如，如果偏置过大，可能会导致激活函数饱和，神经元的学习能力降低；如果偏置过小，可能会导致神经元的激活值太小，影响信息的传递。

因此，合理的设置和调整偏置对于神经网络的性能有着重要的影响。在实践中，我们通常通过反向传播和梯度下降等方法，根据数据自动学习和调整偏置值，以达到优异的模型性能。