Modern neural networks are heavily overparameterized, and pruning, which removes redundant neurons or connections, has emerged as a key approach to compressing them without sacrificing performance. However, while practical pruning methods are well developed, whether pruning induces sharp phase transitions in the neural networks and, if so, to what universality class they belong, remain open questions. To address this, we study fully-connected neural networks trained on MNIST, independently varying the dropout (i.e., removing neurons) rate at both the training and evaluation stages to map the phase diagram. We identify three distinct phases: eumentia (the network learns), dementia (the network has forgotten), and amentia (the network cannot learn), sharply distinguished by the power-law scaling of the cross-entropy loss with the training dataset size. {In the eumentia phase, the algebraic decay of the loss, as documented in the machine learning literature as neural scaling laws, is from the perspective of statistical mechanics the hallmark of quasi-long-range order.} We demonstrate that the transition between the eumentia and dementia phases is accompanied by scale invariance, with a diverging length scale that exhibits hallmarks of a Berezinskii-Kosterlitz-Thouless-like transition; the phase structure is robust across different network widths and depths. Our results establish that dropout-induced pruning provides a concrete setting in which neural network behavior can be understood through the lens of statistical mechanics.


翻译:暂无翻译

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
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
贝叶斯神经网络(系列)第一篇
AI研习社
14+阅读 · 2019年3月1日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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 · 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 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2020年2月15日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
8+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
12+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
相关资讯
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
贝叶斯神经网络(系列)第一篇
AI研习社
14+阅读 · 2019年3月1日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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 · 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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员