We derive universal approximation results for the class of (countably) $m$-rectifiable measures. Specifically, we prove that $m$-rectifiable measures can be approximated as push-forwards of the one-dimensional Lebesgue measure on $[0,1]$ using ReLU neural networks with arbitrarily small approximation error in terms of Wasserstein distance. What is more, the weights in the networks under consideration are quantized and bounded and the number of ReLU neural networks required to achieve an approximation error of $\varepsilon$ is no larger than $2^{b(\varepsilon)}$ with $b(\varepsilon)=\mathcal{O}(\varepsilon^{-m}\log^2(\varepsilon))$. This result improves Lemma IX.4 in Perekrestenko et al. as it shows that the rate at which $b(\varepsilon)$ tends to infinity as $\varepsilon$ tends to zero equals the rectifiability parameter $m$, which can be much smaller than the ambient dimension. We extend this result to countably $m$-rectifiable measures and show that this rate still equals the rectifiability parameter $m$ provided that, among other technical assumptions, the measure decays exponentially on the individual components of the countably $m$-rectifiable support set.


翻译:我们推导了(可数)$m$-可求积累度类的通用逼近结果。具体而言,我们证明利用ReLU神经网络可将$[0,1]$上的一维勒贝格测度前推逼近$m$-可求积测度,且逼近误差在Wasserstein距离下可任意小。此外,所考虑网络的权重被量化和有界,达到逼近误差$\varepsilon$所需的ReLU神经网络数量不超过$2^{b(\varepsilon)}$,其中$b(\varepsilon)=\mathcal{O}(\varepsilon^{-m}\log^2(\varepsilon))$。该结果改进了Perekrestenko等人的引理IX.4,表明当$\varepsilon$趋于零时$b(\varepsilon)$趋于无穷的速率等于可求积参数$m$,该参数可能远小于空间维度。我们将此结果推广至可数$m$-可求积累度,并证明在可数$m$-可求积支撑集的各个分量上测度满足指数衰减等技术假设时,该速率仍等于可求积参数$m$。

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人工神经网络(Artificial Neural Network,即ANN ),是20世纪80 年代以来人工智能领域兴起的研究热点。它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象, 建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数(activation function)。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重,这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式,权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。 最近十多年来,人工神经网络的研究工作不断深入,已经取得了很大的进展,其在模式识别、智能机器人、自动控制、预测估计、生物、医学、经济等领域已成功地解决了许多现代计算机难以解决的实际问题,表现出了良好的智能特性。
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