4.4 连接函数/衰减函数（Connection/Attenuation Function）

连接函数（Connection Function） 是一种被设计用来，在模型训练的每个单元数据输入位置，为输入进行筛选收减的特殊辅助函数。常被用在诸如：全链接层（Full Connected Layer） 、 自注意力层（Self-Attention Layer） 等 输出层（Output Layer） 或 部分特殊隐藏层（Hidden Layer） 单元设计中。用来对经过激活（或纯输入）的当前层输入进行 特征提炼（Feature Extraction）。由于在当下占据主流的 Transformer 模型中，以自注意力层的注意力衰减机制存在，因而也被称为 衰减函数（Attenuation Function）。

图 4-18 连接函数作用阶段（图中蓝色线条）示意图

连接函数，基本满足：单一输入输出、多层参数处理、可参与训练参数 > 1，的特点。其中，较为经典的主要有 3 个，分别是 Dropout 、Maxout 、Softmax 。

由于链接函数作用于层中各节点的串联，因此，为了便于说明。

统一的：

多个前置常为向量形式输入，这里我们统一记输入为 $\vec{x}$ ，各分量值都以 $x$ 代替。 以 $i$ 代表对应层输入通道，输入层输入设置为 $n$ ，则 $i$ 顺序取值 $[ 1,\ n]$ 。 以 $j$ 代表对应层激活节点，激活层节点设置为 $k$ ，则 $j$ 顺序取值 $[ 1,\ k]$ 。 以 $W$ 代表对应层激活节点权重，对应输入 $i$ 的激活节点 $j$ 的权重就为 $W_{ij}$ 。 以 $b$ 代表对应层激活节点偏移，对应输入 $i$ 的激活节点 $j$ 的偏移就为 $b_{ij}$ 。 以 $z$ 代表对应层计算后值，对应激活节点 $j$ 的算后值就为 $z_j$ 。 以 $h_j(x)$ 代表对应层，各节点计算值 $z_j$ 经过函数 $f(z_j)$ 处理后输出，对应下一层的输入。

则，未经过链接函数处理前后的网络情况，可以用 公式表示 为：

$${\displaystyle \begin{aligned} z_j &= {w_{ij}}^T \cdot x+b_{ij} \\ h_j(x) &= f(z) \end{aligned} }$$

其中，函数 $f(x)$ 的选择非常广泛，既可以是一些激活函数，如 ReLU，也可以是链接函数。而链接函数的作用位置往往有一些差异，部分作用于 $z_j$ 的计算过程，另一些则直接作用于结果的筛选。介于作用在多个节点范围，我们用 $\Sigma(\vec{x})$ 来代指整个 链接函数生效过程，它的输出即是下一层（即后一级，如果有）的输入向量。

则，经过链接函数处理前后的网络情况，就可以用公式表示，有：

$${\displaystyle \begin{aligned} \Sigma(\vec{x}) =\sum h_j(x) \end{aligned} }$$

在这些前提下，我们来看这三个经典链接函数。