It is important to understand how dropout, a popular regularization method, aids in achieving a good generalization solution during neural network training. In this work, we present a theoretical derivation of an implicit regularization of dropout, which is validated by a series of experiments. Additionally, we numerically study two implications of the implicit regularization, which intuitively rationalizes why dropout helps generalization. Firstly, we find that input weights of hidden neurons tend to condense on isolated orientations trained with dropout. Condensation is a feature in the non-linear learning process, which makes the network less complex. Secondly, we experimentally find that the training with dropout leads to the neural network with a flatter minimum compared with standard gradient descent training, and the implicit regularization is the key to finding flat solutions. Although our theory mainly focuses on dropout used in the last hidden layer, our experiments apply to general dropout in training neural networks. This work points out a distinct characteristic of dropout compared with stochastic gradient descent and serves as an important basis for fully understanding dropout.


翻译:理解Dropout(一种流行的正则化方法)如何在神经网络训练中有助于获得良好的泛化解至关重要。本文对Dropout的隐式正则化进行了理论推导,并通过一系列实验验证了该理论。此外,我们通过数值研究分析了隐式正则化的两个影响,直观地解释了Dropout为何有助于泛化。首先,我们发现使用Dropout训练时,隐藏神经元的输入权重倾向于凝聚在孤立的方向上。凝聚是非线性学习过程中的一个特征,能够降低网络的复杂度。其次,实验发现,与标准梯度下降训练相比,使用Dropout训练能使神经网络获得更平坦的最小值,而隐式正则化正是找到平坦解的关键。尽管我们的理论主要聚焦于在最后一个隐藏层中使用Dropout,但实验适用于神经网络训练中的一般Dropout应用。本文指出了Dropout与随机梯度下降相比的独特特性,为全面理解Dropout提供了重要基础。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Meta-Learning with Implicit Gradients
Arxiv
13+阅读 · 2019年9月10日
W-net: Bridged U-net for 2D Medical Image Segmentation
Arxiv
20+阅读 · 2018年7月12日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员