Image classification with deep neural networks has reached state-of-art with high accuracy. This success is attributed to good internal representation features that bypasses the difficulties of the non-convex optimization problems. We have little understanding of these internal representations, let alone quantifying them. Recent research efforts have focused on alternative theories and explanations of the generalizability of these deep networks. We propose the alternative perturbation of deep models during their training induces changes that lead to transitions to different families. The result is an Anna Karenina Principle AKP for deep learning, in which less generalizable models unhappy families vary more in their representation than more generalizable models happy families paralleling Leo Tolstoy dictum that all happy families look alike, each unhappy family is unhappy in its own way. Anna Karenina principle has been found in systems in a wide range: from the surface of endangered corals exposed to harsh weather to the lungs of patients suffering from fatal diseases of AIDs. In our paper, we have generated artificial perturbations to our model by hot-swapping the activation and loss functions during the training. In this paper, we build a model to classify cancer cells from non-cancer ones. We give theoretical proof that the internal representations of generalizable happy models are similar in the asymptotic limit. Our experiments verify similar representations of generalizable models.


翻译:深度神经网络在图像分类任务中已达到最先进水平,准确率极高。这一成功归功于良好的内部表征特征,这些特征规避了非凸优化问题的困难。然而,我们对这些内部表征的理解仍然有限,更遑论对其进行量化。近年来的研究聚焦于解释这些深度网络泛化能力的替代理论。我们提出,在训练过程中对深度模型进行替代性扰动会引发变化,导致模型向不同族类转变。由此得出深度学习的安娜·卡列尼娜原理(AKP):泛化能力较差的模型(不幸福的家庭)在表征上的差异大于泛化能力较强的模型(幸福的家庭),这与列夫·托尔斯泰的格言“所有幸福的家庭都相似,每个不幸的家庭各有各的不幸”相呼应。安娜·卡列尼娜原理已在多种系统中得到验证:从暴露于恶劣天气下的濒危珊瑚表面,到患有致命艾滋病患者的肺部。在我们的论文中,我们通过在训练过程中热切换激活函数和损失函数,对模型生成人工扰动。我们构建了一个模型用于区分癌细胞与非癌细胞。我们从理论上证明,泛化能力良好的(幸福)模型的内部表征在渐近极限下是相似的。我们的实验验证了泛化能力良好的模型具有相似的表征。

0
下载
关闭预览

相关内容

迄今为止,产品设计师最友好的交互动画软件。

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2022年7月29日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
Arxiv
12+阅读 · 2019年3月14日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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 · 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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员