Recent research on the grokking phenomenon has illuminated the intricacies of neural networks' training dynamics and their generalization behaviors. Grokking refers to a sharp rise of the network's generalization accuracy on the test set, which occurs long after an extended overfitting phase, during which the network perfectly fits the training set. While the existing research primarily focus on shallow networks such as 2-layer MLP and 1-layer Transformer, we explore grokking on deep networks (e.g. 12-layer MLP). We empirically replicate the phenomenon and find that deep neural networks can be more susceptible to grokking than its shallower counterparts. Meanwhile, we observe an intriguing multi-stage generalization phenomenon when increase the depth of the MLP model where the test accuracy exhibits a secondary surge, which is scarcely seen on shallow models. We further uncover compelling correspondences between the decreasing of feature ranks and the phase transition from overfitting to the generalization stage during grokking. Additionally, we find that the multi-stage generalization phenomenon often aligns with a double-descent pattern in feature ranks. These observations suggest that internal feature rank could serve as a more promising indicator of the model's generalization behavior compared to the weight-norm. We believe our work is the first one to dive into grokking in deep neural networks, and investigate the relationship of feature rank and generalization performance.


翻译:近期关于grokking现象的研究揭示了神经网络训练动态及其泛化行为的复杂性。Grokking指网络在经历长时间过拟合阶段(此时网络完美拟合训练集)后,测试集泛化精度突然急剧上升的现象。现有研究主要关注浅层网络(如2层MLP和1层Transformer),本文则探索深度网络(如12层MLP)中的grokking现象。我们通过实验复现了该现象,发现深度神经网络可能比浅层网络更容易出现grokking。同时,在增加MLP模型深度时,我们观察到测试精度呈现二次攀升的多阶段泛化现象,这在浅层模型中极为罕见。我们进一步发现,在grokking过程中特征秩的下降与从过拟合阶段到泛化阶段的相变存在显著对应关系。此外,多阶段泛化现象往往与特征秩的双下降模式相吻合。这些观察表明,与权重范数相比,内部特征秩可能成为衡量模型泛化行为的更有效指标。本研究首次系统探索深度神经网络中的grokking现象,并深入探究特征秩与泛化性能的关联机制。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
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
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
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
1+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
2+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
0+阅读 · 2024年7月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月9日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
13+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
14+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
6+阅读 · 6月10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
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
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
1+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
2+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