4.3.2 Tanh

迭代公式：

$${\displaystyle \begin{aligned} sinh(x) &= \frac{e^x-e^{-x}}{2} \\ cosh(x) &= \frac{e^x+e^{-x}}{2} \\ \delta(x) = tanh(x) &= \frac{sinh(x)} {cosh(x)} = \frac{e^x-e^{-x}}{e^x+e^{-x}} \\ \end{aligned} }$$

图像：

图 4-10 Tanh 函数图

特性：

1. 0 为中心（zero-centered）

2. 输出范围在 $[-1,\ +1]$ 之间，输出值域对称

3. 当输入在 $(-\infty,\ -2.5]$ 或 $(-\infty,\ -2.5]$ 时，Tanh也会面临梯度趋 $0$ 问题（过饱和问题）

4. 指数计算，较为消耗资源

不难看出 $Tanh( x ) = 2 \cdot Sigmoid( 2x ) - 1$ 。本质上来讲 Tanh 属于Sigmoid 的一种变体，尝试通过平移拉伸变换，来解决 Sigmoid 的非原点对称问题。虽然能够处理梯度堆积带来的影响，但是 tanh 同样不能处理相较于堆积更为严重的梯度消失问题。这也是饱和类激活函数的通病。

Tanh 算子化

利用 C 语言实现对算子的封装，有：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

double tanh(double x) {
  return (exp(x) - exp(-x)) / (exp(x) + exp(-x));
}

int main() {
  double x = 0.5;
  double y = tanh(x);
  printf("The tanh of %f is %f\n", x, y);
  return 0;
}

运行验证可得到结果：

The tanh of 0.500000 is 0.462117