In recent years, by utilizing optimization techniques to formulate the propagation of deep model, a variety of so-called Optimization-Derived Learning (ODL) approaches have been proposed to address diverse learning and vision tasks. Although having achieved relatively satisfying practical performance, there still exist fundamental issues in existing ODL methods. In particular, current ODL methods tend to consider model construction and learning as two separate phases, and thus fail to formulate their underlying coupling and depending relationship. In this work, we first establish a new framework, named Hierarchical ODL (HODL), to simultaneously investigate the intrinsic behaviors of optimization-derived model construction and its corresponding learning process. Then we rigorously prove the joint convergence of these two sub-tasks, from the perspectives of both approximation quality and stationary analysis. To our best knowledge, this is the first theoretical guarantee for these two coupled ODL components: optimization and learning. We further demonstrate the flexibility of our framework by applying HODL to challenging learning tasks, which have not been properly addressed by existing ODL methods. Finally, we conduct extensive experiments on both synthetic data and real applications in vision and other learning tasks to verify the theoretical properties and practical performance of HODL in various application scenarios.


翻译:近年来,通过利用优化技术来构建深度模型的传播机制,一系列被称为优化衍生学习(ODL)的方法被提出,以应对多样化的学习与视觉任务。尽管在实践应用中取得了相对令人满意的性能,现有ODL方法仍存在一些根本性问题。特别是,当前ODL方法倾向于将模型构建与学习视为两个分离的阶段,从而未能刻画二者之间的内在耦合与依赖关系。本工作中,我们首先建立了一个名为分层优化衍生学习(HODL)的新框架,以同步探究优化驱动下模型构建及其对应学习过程的本质行为。随后,我们从逼近质量和平稳性分析两个角度严格证明了这两个子任务的联合收敛性。据我们所知,这是针对优化与学习这两个耦合的ODL组件首次提供的理论保证。我们进一步通过将HODL应用于现有ODL方法未能妥善处理的挑战性学习任务,展示了该框架的灵活性。最后,我们在合成数据及视觉与其他学习任务的实际应用上开展了广泛实验,以验证HODL在不同应用场景下的理论性质与实用性能。

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
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
【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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
2+阅读 · 2017年12月31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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月24日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
13+阅读 · 2022年1月20日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月10日
Self-Attention Graph Pooling
Arxiv
13+阅读 · 2019年6月13日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月24日
Arxiv
29+阅读 · 2022年3月28日
Arxiv
13+阅读 · 2022年1月20日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月10日
Self-Attention Graph Pooling
Arxiv
13+阅读 · 2019年6月13日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员