批标准化BN和层标准化LN
BN，LN，IN，GN从学术化上解释差异：
BatchNorm：batch方向做归一化，算NHW的均值，对小batchsize效果不好；BN主要缺点是对batchsize的大小比较敏感，由于每次计算均值和方差是在一个batch上，所以如果batchsize太小，则计算的均值、方差不足以代表整个数据分布
LayerNorm：channel方向做归一化，算CHW的均值，主要对RNN作用明显；
InstanceNorm：一个channel内做归一化，算H*W的均值，用在风格化迁移；因为在图像风格化中，生成结果主要依赖于某个图像实例，所以对整个batch归一化不适合图像风格化中，因而对HW做归一化。可以加速模型收敛，并且保持每个图像实例之间的独立。
GroupNorm：将channel方向分group，然后每个group内做归一化，算(C//G)HW的均值；这样与batchsize无关，不受其约束。
SwitchableNorm：将BN、LN、IN结合，赋予权重，让网络自己去学习归一化层应该使用什么方法。
实验
import numpy as np
import torch
from torch import nn
# data shape
batch_size = 2 # N
seq_size = 3 # channel or C
embedding_size = 4 # H*W
# Layer
BN = nn.BatchNorm1d(seq_size)
LN = nn.LayerNorm(embedding_size)
X = np.random.rand(2,3,4)
after_BN = BN(torch.tensor(X, dtype=torch.float32))
after_LN = LN(torch.tensor(X, dtype=torch.float32))
# 验证
# 均值=0，标准差=1
print("BN均值", after_BN.detach().numpy().mean(axis=(0,2)).round(6))
print("LN均差", after_LN.detach().numpy().mean(axis=(1,2)).round(6))
print("BN标准差", after_BN.detach().numpy().std(axis=(0,2)).round(6))
print("LN标准差", after_LN.detach().numpy().std(axis=(1,2)).round(6))
实验目的：之前一直以为批标准化是对最后一层做的，后来发现理解错了，特此记录
