Over the past decade, deep neural networks (DNNs) have achieved remarkable success on complex machine-learning tasks, yet the theoretical foundations of their performance remain incomplete. From a statistical viewpoint, a natural question is: can DNNs attain feature-learning and prediction consistency comparable to that of classical models? While a full characterization is open, we provide positive results for a broad subclass. We establish feature-learning consistency guarantees for sublinearly structured DNNs-architectures whose input/output dimensions and number of hidden neurons grow sublinearly with the sample size-when learning hierarchically compositional target functions. Importantly, this consistency still holds even in the conventional "over-parameterized" regime where the total number of parameters exceeds the number of training samples. Empirically, sublinearly structured DNNs match or surpass wide DNNs in prediction. A structural audit further indicates that widely used convolutional neural networks (CNNs), including AlexNet, VGGNet, ResNet, GoogLeNet, are sublinearly structured on their image classification benchmarks. We further prove that the sublinearly structured DNNs achieve universal approximation for hierarchically compositional functions in the large-sample limit. Moreover, images exhibit an inherent hierarchical, compositional structure. Taken together, these results explain, through a statistical lens, why many large-scale deep learning models succeed after adequate training on massive image datasets.


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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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