Learning to generalise from limited data is a fundamental challenge for both artificial and biological systems. A common strategy is to extract reusable structure from abundant unlabelled data, enabling efficient adaptation to new tasks from limited labelled data. This two-stage paradigm is now standard in modern training pipelines, where pretraining is followed by fine-tuning or linear probing. We provide an analytical model of this process: structure extraction is formalized as principal component analysis on unlabelled data, and downstream learning as linear regression on a separate labelled dataset. In the high-dimensional regime, we derive exact expressions for training and generalisation error showcasing their dependence on representation dimensionality, unlabelled and labelled sample sizes, and task alignment. Our results show that pretrained representations strongly influence downstream generalisation, and we characterize the optimal representation size as a function of task parameters: with abundant pretraining data but scarce downstream data, maximally compressed representations are optimal, whereas with limited pretraining data, higher-dimensional representations generalise better. Furthermore, we establish an exact trade-off between pretraining and supervision, quantifying how much unlabelled data is required to replace a single labelled sample. Beyond our idealised model, we observe similar phenomenology in autoencoders and pretrained LLMs. Altogether, we highlight that optimising representation size is critical, giving conditions for when compression during pretraining improves generalisation.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】深度学习中泛化的量化、理解与改进
专知会员服务
21+阅读 · 2025年10月11日
论文浅尝 | 基于深度序列模型的知识图谱补全
开放知识图谱
29+阅读 · 2019年5月19日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
1+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
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
1+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
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
16+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
【CMU博士论文】深度学习中泛化的量化、理解与改进
专知会员服务
21+阅读 · 2025年10月11日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016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
1+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
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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员