This survey provides a comprehensive exploration of applications of Topological Data Analysis (TDA) within neural network analysis. Using TDA tools such as persistent homology and Mapper, we delve into the intricate structures and behaviors of neural networks and their datasets. We discuss different strategies to obtain topological information from data and neural networks by means of TDA. Additionally, we review how topological information can be leveraged to analyze properties of neural networks, such as their generalization capacity or expressivity. We explore practical implications of deep learning, specifically focusing on areas like adversarial detection and model selection. Our survey organizes the examined works into four broad domains: 1. Characterization of neural network architectures; 2. Analysis of decision regions and boundaries; 3. Study of internal representations, activations, and parameters; 4. Exploration of training dynamics and loss functions. Within each category, we discuss several articles, offering background information to aid in understanding the various methodologies. We conclude with a synthesis of key insights gained from our study, accompanied by a discussion of challenges and potential advancements in the field.


翻译:本综述全面探讨了拓扑数据分析(TDA)在神经网络分析中的应用。通过使用持续同调与Mapper等TDA工具,我们深入研究了神经网络及其数据集的复杂结构与行为模式。我们讨论了通过TDA从数据和神经网络中获取拓扑信息的不同策略,并系统梳理了如何利用拓扑信息分析神经网络的泛化能力与表达性等特性。在深度学习实践领域,我们重点关注对抗性检测与模型选择等方向。本综述将研究对象划分为四大范畴:1. 神经网络架构表征;2. 决策区域与决策边界分析;3. 内部表征、激活值与参数研究;4. 训练动态与损失函数探索。针对每个类别,我们结合多篇文献展开讨论,提供理解各类方法论所需的背景知识。最后,我们整合研究中的关键发现,并探讨该领域面临的挑战与潜在发展方向。

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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
VIP会员
最新内容
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:21
CVPR 2026教程:统一多模态模型走向收敛之路
专知会员服务
5+阅读 · 6月8日
《人工智能在网络防御中的机遇》
专知会员服务
6+阅读 · 6月8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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员