Recent work has shown that forward- and reverse- mode automatic differentiation (AD) over the reals is almost always correct in a mathematically precise sense. However, actual programs work with machine-representable numbers (e.g., floating-point numbers), not reals. In this paper, we study the correctness of AD when the parameter space of a neural network consists solely of machine-representable numbers. In particular, we analyze two sets of parameters on which AD can be incorrect: the incorrect set on which the network is differentiable but AD does not compute its derivative, and the non-differentiable set on which the network is non-differentiable. For a neural network with bias parameters, we first prove that the incorrect set is always empty. We then prove a tight bound on the size of the non-differentiable set, which is linear in the number of non-differentiabilities in activation functions, and give a simple necessary and sufficient condition for a parameter to be in this set. We further prove that AD always computes a Clarke subderivative even on the non-differentiable set. We also extend these results to neural networks possibly without bias parameters.


翻译:近期研究表明,在实数域上,前向与反向模式自动微分在数学精确定义下几乎总是正确的。然而,实际程序处理的是机器可表示数(如浮点数)而非实数。本文研究了参数空间仅由机器可表示数构成的神经网络中自动微分的正确性。具体而言,我们分析了自动微分可能出错的两类参数集:网络可微但自动微分未计算其导数的错误集,以及网络不可微的非可微集。对于含偏置参数的神经网络,我们首先证明错误集始终为空,随后给出非可微集大小的紧界(该界与激活函数中不可微点数量呈线性关系),并给出参数属于该集的简洁充要条件。我们进一步证明,即使在非可微集上,自动微分仍能计算Clarke次导数。最后,我们将这些结论推广至可能不含偏置参数的神经网络。

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
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
最新内容
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:08
边缘计算的军事应用
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:50
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
4+阅读 · 8月8日
《多域冲突比较支持模型》60页
专知会员服务
10+阅读 · 8月7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
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员