This survey provides an in-depth and explanatory review of the approximation properties of deep neural networks, with a focus on feed-forward and residual architectures. The primary objective is to examine how effectively neural networks approximate target functions and to identify conditions under which they outperform traditional approximation methods. Key topics include the nonlinear, compositional structure of deep networks and the formalization of neural network tasks as optimization problems in regression and classification settings. The survey also addresses the training process, emphasizing the role of stochastic gradient descent and backpropagation in solving these optimization problems, and highlights practical considerations such as activation functions, overfitting, and regularization techniques. Additionally, the survey explores the density of neural networks in the space of continuous functions, comparing the approximation capabilities of deep ReLU networks with those of other approximation methods. It discusses recent theoretical advancements in understanding the expressiveness and limitations of these networks. A detailed error-complexity analysis is also presented, focusing on error rates and computational complexity for neural networks with ReLU and Fourier-type activation functions in the context of bounded target functions with minimal regularity assumptions. Alongside recent known results, the survey introduces new findings, offering a valuable resource for understanding the theoretical foundations of neural network approximation. Concluding remarks and further reading suggestions are provided.


翻译:本综述对深度神经网络的逼近特性进行了深入且解释性的回顾,重点关注前馈和残差架构。主要目标是研究神经网络如何有效地逼近目标函数,并确定其在何种条件下优于传统逼近方法。关键主题包括深度网络的非线性组合结构,以及将神经网络任务形式化为回归和分类场景中的优化问题。本综述还讨论了训练过程,强调随机梯度下降和反向传播在解决这些优化问题中的作用,并突出了实际考虑因素,如激活函数、过拟合和正则化技术。此外,本综述探讨了神经网络在连续函数空间中的稠密性,比较了深度ReLU网络与其他逼近方法的逼近能力。它讨论了在理解这些网络的表达能力和局限性方面的最新理论进展。同时,本文还进行了详细的误差-复杂度分析,重点研究了在具有最小正则性假设的有界目标函数背景下,采用ReLU和傅里叶型激活函数的神经网络的误差率和计算复杂度。除了已知的最新结果外,本综述还介绍了新的发现,为理解神经网络逼近的理论基础提供了宝贵资源。最后提供了结论性评述和进一步阅读建议。

1
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16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
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
1+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 · 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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月31日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16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
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
相关资讯
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
1+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 · 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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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