To improve how neural networks function it is crucial to understand their learning process. The information bottleneck theory of deep learning proposes that neural networks achieve good generalization by compressing their representations to disregard information that is not relevant to the task. However, empirical evidence for this theory is conflicting, as compression was only observed when networks used saturating activation functions. In contrast, networks with non-saturating activation functions achieved comparable levels of task performance but did not show compression. In this paper we developed more robust mutual information estimation techniques, that adapt to hidden activity of neural networks and produce more sensitive measurements of activations from all functions, especially unbounded functions. Using these adaptive estimation techniques, we explored compression in networks with a range of different activation functions. With two improved methods of estimation, firstly, we show that saturation of the activation function is not required for compression, and the amount of compression varies between different activation functions. We also find that there is a large amount of variation in compression between different network initializations. Secondary, we see that L2 regularization leads to significantly increased compression, while preventing overfitting. Finally, we show that only compression of the last layer is positively correlated with generalization.


翻译:为了改善神经网络的功能,理解其学习过程至关重要。深度学习的瓶颈理论提出,神经网络通过压缩其表征来忽略与任务无关的信息,从而实现良好的泛化。然而,支持该理论的经验证据存在矛盾,因为压缩仅在使用饱和激活函数的网络中被观察到。相比之下,使用非饱和激活函数的网络能达到相当的任务性能水平,但未表现出压缩。本文开发了更稳健的互信息估计技术,这些技术能自适应神经网络的隐藏活动,并产生对所有函数(尤其是无界函数)激活的灵敏测量。利用这些自适应估计技术,我们探索了具有不同激活函数网络的压缩现象。通过两种改进的估计方法,我们首先证明激活函数的饱和并非压缩的必要条件,且不同激活函数对应的压缩程度存在差异。我们还发现不同网络初始化之间的压缩程度存在显著变异。其次,观察到L2正则化在防止过拟合的同时显著增强了压缩。最后,我们证明只有最后一层的压缩与泛化呈正相关。

0
下载
关闭预览

相关内容

在人工神经网络中,给定一个输入或一组输入,节点的激活函数定义该节点的输出。一个标准集成电路可以看作是一个由激活函数组成的数字网络,根据输入的不同,激活函数可以是开(1)或关(0)。这类似于神经网络中的线性感知器的行为。然而,只有非线性激活函数允许这样的网络只使用少量的节点来计算重要问题,并且这样的激活函数被称为非线性。
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
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
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+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
4+阅读 · 今天6:21
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员