Generative models offer a direct way to model complex data. Among them, energy-based models provide us with a neural network model that aims to accurately reproduce all statistical correlations observed in the data at the level of the Boltzmann weight of the model. However, one challenge is to understand the physical interpretation of such models. In this study, we propose a simple solution by implementing a direct mapping between the energy function of the Restricted Boltzmann Machine and an effective Ising spin Hamiltonian that includes high-order interactions between spins. This mapping includes interactions of all possible orders, going beyond the conventional pairwise interactions typically considered in the inverse Ising approach, and allowing the description of complex datasets. Earlier works attempted to achieve this goal, but the proposed mappings did not do properly treat the complexity of the problem or did not contain direct prescriptions for practical application. To validate our method, we performed several controlled numerical experiments where we trained the RBMs using equilibrium samples of predefined models containing local external fields, two-body and three-body interactions in various low-dimensional topologies. The results demonstrate the effectiveness of our proposed approach in learning the correct interaction network and pave the way for its application in modeling interesting datasets. We also evaluate the quality of the inferred model based on different training methods.


翻译:生成模型为复杂数据建模提供了直接途径。其中,基于能量的模型通过神经网络架构,旨在精确复现数据中所有统计相关性(以模型玻尔兹曼权重为基准)。然而,理解此类模型的物理内涵仍具挑战性。本研究提出了一种简洁方案,通过构建受限玻尔兹曼机能量函数与包含高阶自旋相互作用的有效伊辛自旋哈密顿量之间的直接映射。该映射涵盖了所有可能阶数的相互作用,超越了传统逆伊辛方法中通常考虑的成对相互作用,从而能够描述复杂数据集。早期研究虽试图实现该目标,但所提出的映射方法未能恰当处理问题复杂性,或缺乏可直接应用于实践的指导方案。为验证方法有效性,我们开展了多项受控数值实验:利用包含局部外场、两体与三体相互作用的预定义模型(处于多种低维拓扑结构中)的平衡样本训练RBM。结果表明,本方法在学习正确相互作用网络方面表现优异,为建模具有研究价值的数据集奠定了应用基础。此外,我们还基于不同训练方法对推断模型的质量进行了评估。

1
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
2+阅读 · 2015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
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
5+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
0+阅读 · 2023年11月3日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
22+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
《最强大的军事网状网络》
专知会员服务
7+阅读 · 9月7日
《预测陆军征兵任务分配》110页
专知会员服务
6+阅读 · 9月7日
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
11+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
11+阅读 · 9月1日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
2+阅读 · 2015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
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
5+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