源碼及論文地址：https://github.com/BVLC/caffe/wiki/Model-Zoo#network-in-network-model

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這篇paper改進(jìn)了傳統(tǒng)的CNN網(wǎng)絡(luò)，采用了少量的參數(shù)就輕松擊敗了Alexnet網(wǎng)絡(luò)，Alexnet網(wǎng)絡(luò)參數(shù)大小是230M，采用這篇paper的算法才29M，減小了將近10倍。另外，這篇paper提出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是對傳統(tǒng)CNN網(wǎng)絡(luò)的一種改進(jìn)。
先看一下摘要，對NIN有個簡單的了解：

文章中的兩個創(chuàng)新點(diǎn)：
1. MlpConv卷積層
傳統(tǒng)卷積層時下圖左側(cè)方式的，可以理解為是一個簡單的單層網(wǎng)絡(luò)，而MlpConv可以看成是每個卷積的局部感受野中還包含了一個微型的多層網(wǎng)絡(luò)，用來提高非線性。利用多層Mlp的微型網(wǎng)絡(luò)，對每個局部感受野的神經(jīng)元進(jìn)行更加復(fù)雜的運(yùn)算，而以前的卷積層，局部感受野的運(yùn)算僅僅只是一個單層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)罷了。

一個MlpConv的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：

layers {name: "conv1"type: CONVOLUTIONbottom: "data"top: "conv1"blobs_lr: 1blobs_lr: 2weight_decay: 1weight_decay: 0convolution_param {num_output: 192pad: 2kernel_size: 5weight_filler {type: "gaussian"std: 0.05}bias_filler {type: "constant"}} } layers {name: "relu1"type: RELUbottom: "conv1"top: "conv1" } layers {name: "cccp1"type: CONVOLUTIONbottom: "conv1"top: "cccp1"blobs_lr: 1blobs_lr: 2weight_decay: 1weight_decay: 0convolution_param {num_output: 160group: 1kernel_size: 1weight_filler {type: "gaussian"std: 0.05}bias_filler {type: "constant"value: 0}} } layers {name: "relu_cccp1"type: RELUbottom: "cccp1"top: "cccp1" } layers {name: "cccp2"type: CONVOLUTIONbottom: "cccp1"top: "cccp2"blobs_lr: 1blobs_lr: 2weight_decay: 1weight_decay: 0convolution_param {num_output: 96group: 1kernel_size: 1weight_filler {type: "gaussian"std: 0.05}bias_filler {type: "constant"value: 0}} } layers {name: "relu_cccp2"type: RELUbottom: "cccp2"top: "cccp2" }

其實(shí)結(jié)構(gòu)很簡單，就是三個卷積層的堆疊，我們用Netscope可視化后可以看到一個MlpConv層的結(jié)構(gòu)如下圖：

2. 全局平均池化（Global Average Pooling）
傳統(tǒng)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卷積運(yùn)算一般是出現(xiàn)在低層網(wǎng)絡(luò)。對于分類問題，最后一個卷積層的特征圖通過量化然后與全連接層連接，最后在接一個softmax邏輯回歸分類層。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得卷積層和傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層連接在一起。我們可以把卷積層看做是特征提取器，然后得到的特征再用傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。

然而，全連接層因為參數(shù)個數(shù)太多，往往容易出現(xiàn)過擬合的現(xiàn)象，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的泛化能力不盡人意。于是Hinton采用了Dropout的方法，來提高網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。

本文提出采用全局均值池化的方法，替代傳統(tǒng)CNN中的全連接層。與傳統(tǒng)的全連接層不同，我們對每個特征圖一整張圖片進(jìn)行全局均值池化，這樣每張?zhí)卣鲌D都可以得到一個輸出。這樣采用均值池化，連參數(shù)都省了，可以大大減小網(wǎng)絡(luò)，避免過擬合，另一方面它有一個特點(diǎn)，每張?zhí)卣鲌D相當(dāng)于一個輸出特征，然后這個特征就表示了我們輸出類的特征。這樣如果我們在做1000個分類任務(wù)的時候，我們網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計的時候，最后一層的特征圖個數(shù)就要選擇1000。

論文中提到的全局平均池化的優(yōu)點(diǎn)：
1. 相比于用全連接操作，feature map和類別之間用池化操作更自然些；
2. 參數(shù)量少了很多；
3. 全局平均池化考慮了圖像的空間特性，因此對輸入的空間變換有很好的魯棒性。
在實(shí)驗部分，作者在CIFAR-10數(shù)據(jù)庫上給出了驗證：

第一行是MlpConv結(jié)構(gòu)+全連接，由于存在過擬合，因此結(jié)果不是很好；第二行加入了dropout，結(jié)果提升了一些。第三行采用全局池化，結(jié)果是最優(yōu)的。

最后，NIN采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是：

與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈技術(shù)全景圖

總結(jié)

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