Neural networks are the cornerstone of modern machine learning, yet can be difficult to interpret, give overconfident predictions and are vulnerable to adversarial attacks. Bayesian neural networks (BNNs) provide some alleviation of these limitations, but have problems of their own. The key step of specifying prior distributions in BNNs is no trivial task, yet is often skipped out of convenience. In this work, we propose a new class of prior distributions for BNNs, the Dirichlet scale mixture (DSM) prior, that addresses current limitations in Bayesian neural networks through structured, sparsity-inducing shrinkage. Theoretically, we derive general dependence structures and shrinkage results for DSM priors and show how they manifest under the geometry induced by neural networks. In experiments on simulated and real world data we find that the DSM priors encourages sparse networks through implicit feature selection, show robustness under adversarial attacks and deliver competitive predictive performance with substantially fewer effective parameters. In particular, their advantages appear most pronounced in correlated, moderately small data regimes, and are more amenable to weight pruning. Moreover, by adopting heavy-tailed shrinkage mechanisms, our approach aligns with recent findings that such priors can mitigate the cold posterior effect, offering a principled alternative to the commonly used Gaussian priors.


翻译:暂无翻译

0
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
10+阅读 · 2021年10月1日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
CTR预估专栏 | 一文搞懂阿里Deep Interest Network
AI前线
14+阅读 · 2018年7月20日
从LeNet到SENet——卷积神经网络回顾
AI科技评论
13+阅读 · 2018年2月15日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19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
6+阅读 · 2017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
0+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
0+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
Arxiv
0+阅读 · 3月1日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
Arxiv
19+阅读 · 2018年6月27日
VIP会员
相关资讯
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
30+阅读 · 2019年8月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
CTR预估专栏 | 一文搞懂阿里Deep Interest Network
AI前线
14+阅读 · 2018年7月20日
从LeNet到SENet——卷积神经网络回顾
AI科技评论
13+阅读 · 2018年2月15日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
【深度学习基础】4. Recurrent Neural Networks
微信AI
16+阅读 · 2017年7月19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
6+阅读 · 2017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
0+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
0+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