Similarity measures are widely used to interpret the representational geometries used by neural networks to solve tasks. Yet, because existing methods compare the extrinsic geometry of representations in state space, rather than their intrinsic geometry, they may fail to capture subtle yet crucial distinctions between fundamentally different neural network solutions. Here, we introduce metric similarity analysis (MSA), a novel method which leverages tools from Riemannian geometry to compare the intrinsic geometry of neural representations under the manifold hypothesis. We show that MSA can be used to i) disentangle features of neural computations in deep networks with different learning regimes, ii) compare nonlinear dynamics, and iii) investigate diffusion models. Hence, we introduce a mathematically grounded and broadly applicable framework to understand the mechanisms behind neural computations by comparing their intrinsic geometries.


翻译:相似性度量被广泛用于解释神经网络解决任务时所采用的表征几何结构。然而,由于现有方法比较的是状态空间中表征的外在几何特征而非内在几何结构,因此可能无法捕捉到本质上不同的神经网络解决方案之间微妙但关键的区别。本文提出了一种新型方法——度量相似性分析(MSA),该方法利用黎曼几何工具在流形假设下比较神经表征的内在几何结构。我们证明,MSA可用于:i) 解耦不同学习机制下深度网络神经计算的特征,ii) 比较非线性动力学,以及iii) 研究扩散模型。由此,我们建立了一个具有数学基础且广泛适用的框架,通过比较内在几何结构来理解神经计算背后的机制。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2023】神经预测与对齐的谱理论
专知会员服务
18+阅读 · 2023年9月28日
【MIT博士论文】深度学习几何表示,138页pdf
专知会员服务
71+阅读 · 2022年9月4日
【NeurIPS2021】神经网络表示的相似度和匹配
专知会员服务
27+阅读 · 2021年10月29日
计算文本相似度常用的四种方法
论智
33+阅读 · 2018年5月18日
各种相似性度量及Python实现
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2017年7月6日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016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 · 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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月19日
VIP会员
最新内容
认知战与交战性质的改变:神经战略视角
专知会员服务
5+阅读 · 5月8日
人工智能如何变革军事C5ISR作战
专知会员服务
12+阅读 · 5月8日
相关基金
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016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 · 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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员