We prove an inverse approximation theorem for the approximation of nonlinear sequence-to-sequence relationships using recurrent neural networks (RNNs). This is a so-called Bernstein-type result in approximation theory, which deduces properties of a target function under the assumption that it can be effectively approximated by a hypothesis space. In particular, we show that nonlinear sequence relationships that can be stably approximated by nonlinear RNNs must have an exponential decaying memory structure - a notion that can be made precise. This extends the previously identified curse of memory in linear RNNs into the general nonlinear setting, and quantifies the essential limitations of the RNN architecture for learning sequential relationships with long-term memory. Based on the analysis, we propose a principled reparameterization method to overcome the limitations. Our theoretical results are confirmed by numerical experiments. The code has been released in https://github.com/radarFudan/Curse-of-memory


翻译:我们证明了使用递归神经网络(RNN)逼近非线性序列到序列关系的逆逼近定理。这是逼近理论中一类所谓的伯恩斯坦型结果,它基于目标函数可被假设空间有效逼近的假设推断其性质。特别地,我们证明能够被非线性RNN稳定逼近的非线性序列关系必然具有指数衰减的记忆结构——这一概念可以被精确刻画。这将对线性RNN中先前识别的“记忆诅咒”推广至一般非线性情形,并量化了RNN架构在学习长程记忆序列关系时的本质局限性。基于该分析,我们提出一种原则性的重参数化方法来克服这些局限。数值实验验证了我们的理论结果。代码已开源在 https://github.com/radarFudan/Curse-of-memory

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
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
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
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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月17日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月17日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月15日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
乌军利用美国“黄蜂”无人机摧毁俄军后勤
专知会员服务
3+阅读 · 6月7日
《支持作战级人机协同智能的交互式OODA流程》
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
8+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
11+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
10+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月17日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月17日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月15日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11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
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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员