Understanding the properties of well-generalizing minima is at the heart of deep learning research. On the one hand, the generalization of neural networks has been connected to the decision boundary complexity, which is hard to study in the high-dimensional input space. Conversely, the flatness of a minimum has become a controversial proxy for generalization. In this work, we provide the missing link between the two approaches and show that the Hessian top eigenvectors characterize the decision boundary learned by the neural network. Notably, the number of outliers in the Hessian spectrum is proportional to the complexity of the decision boundary. Based on this finding, we provide a new and straightforward approach to studying the complexity of a high-dimensional decision boundary; show that this connection naturally inspires a new generalization measure; and finally, we develop a novel margin estimation technique which, in combination with the generalization measure, precisely identifies minima with simple wide-margin boundaries. Overall, this analysis establishes the connection between the Hessian and the decision boundary and provides a new method to identify minima with simple wide-margin decision boundaries.


翻译:理解良好泛化的极小值特性是深度学习研究的核心问题。一方面,神经网络的泛化能力与决策边界的复杂度相关联,但在高维输入空间中研究这一复杂度极具挑战性;另一方面,极小值的平坦度作为泛化能力的替代指标一直存在争议。本研究填补了两种研究路径之间的缺失环节,证明海森矩阵的顶特征向量刻画了神经网络习得的决策边界特征。值得注意的是,海森矩阵谱中的异常值数量与决策边界复杂度成正比。基于此发现,我们提出了一种研究高维决策边界复杂度的全新简化方法;揭示了这一内在联系如何自然衍生出新的泛化度量指标;最终开发了创新的边界估计技术,该技术结合泛化度量指标能够精确识别具有简单宽间隔边界的极小值点。整体而言,本研究建立了海森矩阵与决策边界之间的理论关联,并提供了识别具有简单宽间隔决策边界极小值的新方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
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
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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
0+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
2+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
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
9+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
8+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
12+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
6+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
12+阅读 · 9月21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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
0+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
2+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