Network complexity and computational efficiency have become increasingly significant aspects of deep learning. Sparse deep learning addresses these challenges by recovering a sparse representation of the underlying target function by reducing heavily over-parameterized deep neural networks. Specifically, deep neural architectures compressed via structured sparsity (e.g. node sparsity) provide low latency inference, higher data throughput, and reduced energy consumption. In this paper, we explore two well-established shrinkage techniques, Lasso and Horseshoe, for model compression in Bayesian neural networks. To this end, we propose structurally sparse Bayesian neural networks which systematically prune excessive nodes with (i) Spike-and-Slab Group Lasso (SS-GL), and (ii) Spike-and-Slab Group Horseshoe (SS-GHS) priors, and develop computationally tractable variational inference including continuous relaxation of Bernoulli variables. We establish the contraction rates of the variational posterior of our proposed models as a function of the network topology, layer-wise node cardinalities, and bounds on the network weights. We empirically demonstrate the competitive performance of our models compared to the baseline models in prediction accuracy, model compression, and inference latency.


翻译:网络复杂度与计算效率已成为深度学习日益重要的议题。稀疏深度学习通过压缩过度参数化的深度神经网络,恢复目标函数的稀疏表示,从而应对这些挑战。具体而言,通过结构化稀疏性(如节点稀疏性)压缩的深度神经架构可实现低延迟推理、更高数据吞吐量和更低能耗。本文探讨了两种成熟的收缩技术——Lasso和Horseshoe,用于贝叶斯神经网络的模型压缩。为此,我们提出结构化稀疏贝叶斯神经网络,通过以下两种先验系统性剪枝冗余节点:(i) 尖峰与平板组Lasso (Spike-and-Slab Group Lasso, SS-GL) 和 (ii) 尖峰与平板组Horseshoe (Spike-and-Slab Group Horseshoe, SS-GHS),并开发了包含伯努利变量连续松弛的可计算变分推理方法。我们建立了所提模型变分后验的收缩率与网络拓扑结构、逐层节点基数及网络权重约束的函数关系。实验表明,与基线模型相比,本模型在预测精度、模型压缩率和推理延迟方面均具有竞争性表现。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
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
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11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
【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
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
18+阅读 · 2017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
47+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
51+阅读 · 2014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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月6日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月4日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
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
18+阅读 · 2017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
47+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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
51+阅读 · 2014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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员