A biologically plausible method for training an Artificial Neural Network (ANN) involves treating each unit as a stochastic Reinforcement Learning (RL) agent, thereby considering the network as a team of agents. Consequently, all units can learn via REINFORCE, a local learning rule modulated by a global reward signal, which aligns more closely with biologically observed forms of synaptic plasticity. Nevertheless, this learning method is often slow and scales poorly with network size due to inefficient structural credit assignment, since a single reward signal is broadcast to all units without considering individual contributions. Weight Maximization, a proposed solution, replaces a unit's reward signal with the norm of its outgoing weight, thereby allowing each hidden unit to maximize the norm of the outgoing weight instead of the global reward signal. In this research report, we analyze the theoretical properties of Weight Maximization and propose a variant, Unbiased Weight Maximization. This new approach provides an unbiased learning rule that increases learning speed and improves asymptotic performance. Notably, to our knowledge, this is the first learning rule for a network of Bernoulli-logistic units that is unbiased and scales well with the number of network's units in terms of learning speed.


翻译:一种训练人工神经网络的生物合理方法是将每个单元视为随机强化学习代理,从而将网络视为代理团队。因此,所有单元都可以通过REINFORCE算法学习,这是一种由全局奖励信号调制的局部学习规则,更符合生物观察到的突触可塑性形式。然而,这种学习方法通常较慢,并且由于结构信用分配效率低下,其性能随网络规模扩大而下降,因为单个奖励信号被广播给所有单元,而未考虑各自贡献。权重最大化作为一种解决方案,将单元的奖励信号替换为其输出权重的范数,从而使每个隐藏单元最大化输出权重的范数而非全局奖励信号。在本研究报告中,我们分析了权重最大化的理论特性,并提出了一种变体——无偏权重最大化。这种方法提供了一种无偏学习规则,可提高学习速度并改善渐近性能。值得注意的是,据我们所知,这是针对伯努利-逻辑斯蒂单元网络的首个无偏且在学习速度上随网络单元数量扩展性良好的学习规则。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
《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
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
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
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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月14日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
4+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
4+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
12+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
6+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
9+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
《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
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
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
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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月14日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23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
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
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
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