To investigate the theoretical foundations of deep learning from the viewpoint of the minimum description length (MDL) principle, we analyse risk bounds of MDL estimators based on two-stage codes for simple two-layers neural networks (NNs) with ReLU activation. For that purpose, we propose a method to design two-stage codes for linear regression models and establish an upper bound on the risk of the corresponding MDL estimators based on the theory on MDL estimators originated by Barron and Cover (1991). Then, we apply this result to the simple two-layers NNs with ReLU activation which consist of $d$ nodes in the input layer, $m$ nodes in the hidden layer and one output node. Since the object of estimation is only the $m$ weights from the hidden layer to the output node in our setting, this is an example of linear regression models. As a result, we show that the redundancy of the obtained two-stage codes is small owing to the fact that the eigenvalue distribution of the Fisher information matrix of the NNs is strongly biased, which was recently shown by Takeishi et al. (2023). That is, we establish a tight upper bound on the risk of our MDL estimators. Note that our risk bound, of which the leading term is $O(d^2 \log n /n)$, is independent of the number of parameters $m$.


翻译:为从最小描述长度(MDL)原理的视角探究深度学习的理论基础,本文分析了基于两阶段编码的MDL估计量在具有ReLU激活函数的简单两层神经网络中的风险界。为此,我们提出了一种为线性回归模型设计两阶段编码的方法,并基于Barron与Cover(1991)建立的MDL估计量理论,确立了相应MDL估计量的风险上界。随后,我们将此结果应用于具有ReLU激活函数的简单两层神经网络,该网络包含输入层$d$个节点、隐藏层$m$个节点以及一个输出节点。由于在我们的设定中估计对象仅为隐藏层至输出层的$m$个权重,这构成了线性回归模型的一个实例。结果表明,得益于Takeishi等人(2023)近期揭示的神经网络Fisher信息矩阵特征值分布存在强偏置性,所得两阶段编码的冗余度较小。由此,我们建立了所提MDL估计量的紧致风险上界。需特别指出的是,我们的风险界(其主项为$O(d^2 \log n /n)$)与参数数量$m$无关。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
【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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18日
A Survey on Deep Learning for Named Entity Recognition
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月13日
VIP会员
最新内容
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
6+阅读 · 今天8:10
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
5+阅读 · 今天8:02
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
8+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
4+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
8+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
6+阅读 · 4月20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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+阅读 · 2015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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员