Extensive work has demonstrated that equivariant neural networks can significantly improve sample efficiency and generalization by enforcing an inductive bias in the network architecture. These applications typically assume that the domain symmetry is fully described by explicit transformations of the model inputs and outputs. However, many real-life applications contain only latent or partial symmetries which cannot be easily described by simple transformations of the input. In these cases, it is necessary to learn symmetry in the environment instead of imposing it mathematically on the network architecture. We discover, surprisingly, that imposing equivariance constraints that do not exactly match the domain symmetry is very helpful in learning the true symmetry in the environment. We differentiate between extrinsic and incorrect symmetry constraints and show that while imposing incorrect symmetry can impede the model's performance, imposing extrinsic symmetry can actually improve performance. We demonstrate that an equivariant model can significantly outperform non-equivariant methods on domains with latent symmetries both in supervised learning and in reinforcement learning for robotic manipulation and control problems.


翻译:大量研究表明,通过在网络架构中施加归纳偏置,等变神经网络能显著提升样本效率与泛化能力。这些应用通常假设领域对称性可通过模型输入输出的显式变换完全描述。然而,许多实际应用仅包含隐式或部分对称性,难以通过简单的输入变换加以描述。在此类情形中,需要在环境中学习对称性,而非将对称性以数学方式强加于网络架构。我们意外发现,施加与领域对称性不完全匹配的等变约束,竟能极大促进对环境真实对称性的学习。我们区分了外在对称约束与错误对称约束,并表明:错误对称约束会阻碍模型性能,而外在对称约束反而能提升性能。我们证明,在包含隐对称性的领域(包括监督学习及机器人操作与控制问题的强化学习场景)中,等变模型可显著优于非等变方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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 · 2013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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12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
7+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
8+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
6+阅读 · 6月17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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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 · 2013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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员