Neural networks are a group of neurons stacked together in multiple layers to mimic the biological neurons in a human brain. Neural networks have been trained using the backpropagation algorithm based on gradient descent strategy for several decades. Several variants have been developed to improve the backpropagation algorithm. The loss function for the neural network is optimized through backpropagation, but several local minima exist in the manifold of the constructed neural network. We obtain several solutions matching the minima. The gradient descent strategy cannot avoid the problem of local minima and gets stuck in the minima due to the initialization. Particle swarm optimization (PSO) was proposed to select the best local minima among the search space of the loss function. The search space is limited to the instantiated particles in the PSO algorithm, and sometimes it cannot select the best solution. In the proposed approach, we overcome the problem of gradient descent and the limitation of the PSO algorithm by training individual neurons separately, capable of collectively solving the problem as a group of neurons forming a network. Our code and data are available at https://github.com/dipkmr/train-nn-wobp/


翻译:神经网络是一种将多个神经元分层堆叠以模拟人脑中生物神经元的计算模型。数十年来,神经网络一直采用基于梯度下降策略的反向传播算法进行训练。为改进反向传播算法,已发展出多种变体。神经网络的损失函数通过反向传播进行优化,但在所构建的神经网络的流形中存在多个局部极小值。我们获得了多个与极小值匹配的解。梯度下降策略无法避免局部极小值问题,并会因初始化而陷入极小值。粒子群优化算法被提出以在损失函数的搜索空间中选择最佳局部极小值。该搜索空间受限于PSO算法中实例化的粒子,有时无法选择最优解。在本研究中,我们通过单独训练每个神经元来克服梯度下降的问题和PSO算法的局限性,这些神经元能够作为形成网络的神经元群体共同解决问题。我们的代码和数据可在 https://github.com/dipkmr/train-nn-wobp/ 获取。

1
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【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
34+阅读 · 2019年10月18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
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
197+阅读 · 2019年10月10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
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2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 · 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
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
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
37+阅读 · 2021年8月2日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Learning from Few Samples: A Survey
Arxiv
77+阅读 · 2020年7月30日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
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
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
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 · 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
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
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