When mining large datasets in order to predict new data, limitations of the principles behind statistical machine learning pose a serious challenge not only to the Big Data deluge, but also to the traditional assumptions that data generating processes are biased toward low algorithmic complexity. Even when one assumes an underlying algorithmic-informational bias toward simplicity in finite dataset generators, we show that current approaches to machine learning (including deep learning, or any formal-theoretic hybrid mix of top-down AI and statistical machine learning approaches), can always be deceived, naturally or artificially, by sufficiently large datasets. In particular, we demonstrate that, for every learning algorithm (with or without access to a formal theory), there is a sufficiently large dataset size above which the algorithmic probability of an unpredictable deceiver is an upper bound (up to a multiplicative constant that only depends on the learning algorithm) for the algorithmic probability of any other larger dataset. In other words, very large and complex datasets can deceive learning algorithms into a ``simplicity bubble'' as likely as any other particular non-deceiving dataset. These deceiving datasets guarantee that any prediction effected by the learning algorithm will unpredictably diverge from the high-algorithmic-complexity globally optimal solution while converging toward the low-algorithmic-complexity locally optimal solution, although the latter is deemed a global one by the learning algorithm. We discuss the framework and additional empirical conditions to be met in order to circumvent this deceptive phenomenon, moving away from statistical machine learning towards a stronger type of machine learning based on, and motivated by, the intrinsic power of algorithmic information theory and computability theory.


翻译:为预测新数据而挖掘大规模数据集时,统计机器学习原理的局限性不仅对大数据洪流构成严峻挑战,也动摇了"数据生成过程偏向低算法复杂度"的传统假设。即使假定有限数据集生成器存在对简单性的内在算法信息偏差,我们证明当前机器学习方法(包括深度学习,或自上而下人工智能与统计机器学习的任何形式化理论混合体)始终可能被足够大的数据集自然或人为地欺骗。具体而言,我们证明:对每个学习算法(无论是否借助形式化理论),存在一个足够大的数据集规模阈值,超过该阈值后,不可预测欺骗者的算法概率(乘以仅依赖于该学习算法的乘法常数)将成为任何其他更大数据集的算法概率的上界。换言之,超大且复杂的数据集能以与任何其他非欺骗性数据集相同的概率,将学习算法诱入"简单性泡沫"。这些欺骗性数据集确保:学习算法所做的任何预测将不可预测地偏离高算法复杂度的全局最优解,同时收敛至低算法复杂度的局部最优解——尽管后者被学习算法误判为全局最优解。我们讨论了规避该欺骗现象所需满足的框架和附加经验条件,推动统计机器学习向基于算法信息论与可计算性理论内在力量的更强类型机器学习转型。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月8日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
12+阅读 · 2021年3月25日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
Meta-Learning with Implicit Gradients
Arxiv
13+阅读 · 2019年9月10日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关VIP内容
不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员