An established measure of the expressive power of a given ReLU neural network is the number of linear regions into which it partitions the input space. There exist many different, non-equivalent definitions of what a linear region actually is. We systematically assess which papers use which definitions and discuss how they relate to each other. We then analyze the computational complexity of counting the number of such regions for the various definitions. Generally, this turns out to be an intractable problem. We prove NP- and #P-hardness results already for networks with one hidden layer and strong hardness of approximation results for two or more hidden layers. Finally, on the algorithmic side, we demonstrate that counting linear regions can at least be achieved in polynomial space for some common definitions.


翻译:ReLU神经网络表达能力的一个既定度量指标是其在输入空间中划分出的线性区域数量。对于线性区域的实际定义,存在多种不同且不等价的方式。我们系统性地评估了哪些文献采用了何种定义,并讨论了这些定义之间的关联。随后,我们针对不同定义下线性区域数量的计算复杂性进行了分析。总体而言,该问题被证明是难解的。我们证明了即使对于仅含一个隐藏层的网络,该问题已是NP难与#P难的,而对于两个或更多隐藏层的网络,则进一步给出了强近似难度结果。最后,在算法层面,我们证明了针对某些常见定义,线性区域的计数至少可以在多项式空间内完成。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员