Various neural network architectures rely on pooling operators to aggregate information coming from different sources. It is often implicitly assumed in such contexts that vectors encode epistemic states, i.e. that vectors capture the evidence that has been obtained about some properties of interest, and that pooling these vectors yields a vector that combines this evidence. We study, for a number of standard pooling operators, under what conditions they are compatible with this idea, which we call the epistemic pooling principle. While we find that all the considered pooling operators can satisfy the epistemic pooling principle, this only holds when embeddings are sufficiently high-dimensional and, for most pooling operators, when the embeddings satisfy particular constraints (e.g. having non-negative coordinates). We furthermore show that these constraints have important implications on how the embeddings can be used in practice. In particular, we find that when the epistemic pooling principle is satisfied, in most cases it is impossible to verify the satisfaction of propositional formulas using linear scoring functions, with two exceptions: (i) max-pooling with embeddings that are upper-bounded and (ii) Hadamard pooling with non-negative embeddings. This finding helps to clarify, among others, why Graph Neural Networks sometimes under-perform in reasoning tasks. Finally, we also study an extension of the epistemic pooling principle to weighted epistemic states, which are important in the context of non-monotonic reasoning, where max-pooling emerges as the most suitable operator.


翻译:各类神经网络架构依赖池化算子来聚合来自不同来源的信息。在此类背景下,通常隐含假设向量编码了认知状态,即向量捕捉了关于某些感兴趣属性所获得的证据,并且对这些向量进行池化可得到整合了这些证据的向量。我们针对若干标准池化算子,研究了它们在何种条件下与这一理念(我们称之为认知池化原则)兼容。我们发现,尽管所有被考虑的池化算子均能满足认知池化原则,但这仅在嵌入具有足够高维度时才成立,且对大多数池化算子而言,还需嵌入满足特定约束(例如坐标非负)。此外,我们进一步证明这些约束对嵌入在实际中的应用具有重要影响。具体而言,当认知池化原则成立时,通常在大多数情况下无法使用线性评分函数来验证命题公式的满足性,但存在两个例外:(i)使用上界约束嵌入的最大池化;(ii)使用非负嵌入的哈达玛池化。这一发现有助于澄清图神经网络在推理任务中有时表现欠佳的原因。最后,我们还研究了认知池化原则在加权认知状态下的扩展——这一扩展在非单调推理的背景下尤为重要,而最大池化在此场景中成为最合适的算子。

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
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
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
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
4+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
8+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
5+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
20+阅读 · 6月2日
相关VIP内容
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
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
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
4+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员