The sparsity of Deep Neural Networks is well investigated to maximize the performance and reduce the size of overparameterized networks as possible. Existing methods focus on pruning parameters in the training process by using thresholds and metrics. Meanwhile, feature similarity between different layers has not been discussed sufficiently before, which could be rigorously proved to be highly correlated to the network sparsity in this paper. Inspired by interlayer feature similarity in overparameterized models, we investigate the intrinsic link between network sparsity and interlayer feature similarity. Specifically, we prove that reducing interlayer feature similarity based on Centered Kernel Alignment (CKA) improves the sparsity of the network by using information bottleneck theory. Applying such theory, we propose a plug-and-play CKA-based Sparsity Regularization for sparse network training, dubbed CKA-SR, which utilizes CKA to reduce feature similarity between layers and increase network sparsity. In other words, layers of our sparse network tend to have their own identity compared to each other. Experimentally, we plug the proposed CKA-SR into the training process of sparse network training methods and find that CKA-SR consistently improves the performance of several State-Of-The-Art sparse training methods, especially at extremely high sparsity. Code is included in the supplementary materials.


翻译:深度神经网络的稀疏性已被广泛研究,旨在最大化性能并尽可能减少过参数化网络的规模。现有方法通常通过阈值和度量在训练过程中修剪参数。然而,不同层之间的特征相似性此前尚未得到充分讨论,而本文严格证明了该相似性与网络稀疏性高度相关。受过参数化模型中层间特征相似性的启发,我们探究了网络稀疏性与层间特征相似性之间的内在联系。具体而言,我们证明基于中心核对齐(CKA)降低层间特征相似性可通过信息瓶颈理论提升网络稀疏性。基于此理论,我们提出一种即插即用的基于CKA的稀疏正则化方法(CKA-SR),用于稀疏网络训练,该方法利用CKA减少层间特征相似性并增加网络稀疏性。换言之,我们稀疏网络的各层相对于彼此倾向于具有各自的"恒等性"。在实验中,我们将所提出的CKA-SR嵌入稀疏网络训练方法的训练过程,发现CKA-SR能够持续提升多种最先进稀疏训练方法的性能,尤其在极高稀疏度条件下表现突出。代码包含于补充材料中。

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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+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
【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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
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
0+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
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
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
3+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
相关资讯
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月4日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15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
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
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
0+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
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