Flatness of the loss curve around a model at hand has been shown to empirically correlate with its generalization ability. Optimizing for flatness has been proposed as early as 1994 by Hochreiter and Schmidthuber, and was followed by more recent successful sharpness-aware optimization techniques. Their widespread adoption in practice, though, is dubious because of the lack of theoretically grounded connection between flatness and generalization, in particular in light of the reparameterization curse - certain reparameterizations of a neural network change most flatness measures but do not change generalization. Recent theoretical work suggests that a particular relative flatness measure can be connected to generalization and solves the reparameterization curse. In this paper, we derive a regularizer based on this relative flatness that is easy to compute, fast, efficient, and works with arbitrary loss functions. It requires computing the Hessian only of a single layer of the network, which makes it applicable to large neural networks, and with it avoids an expensive mapping of the loss surface in the vicinity of the model. In an extensive empirical evaluation we show that this relative flatness aware minimization (FAM) improves generalization in a multitude of applications and models, both in finetuning and standard training. We make the code available at github.


翻译:模型损失曲线的平坦度已被经验证明与其泛化能力相关。早在1994年,Hochreiter和Schmidthuber就提出了优化平坦度的方法,随后又出现了更成功的锐度感知优化技术。然而,由于平坦度与泛化之间缺乏理论依据的联系——特别是存在重参数化诅咒(神经网络的某些重参数化会改变多数平坦度度量,但不会改变泛化性能)——这些方法在实际中的广泛应用仍存疑虑。近期理论研究表明,特定相对平坦度度量可与泛化建立联系,并解决重参数化诅咒问题。本文基于该相对平坦度推导出一种正则化器,其易于计算、快速高效,且适用于任意损失函数。该方法仅需计算网络中单层Hessian矩阵,从而可应用于大型神经网络,并避免了对模型邻域损失曲面的昂贵映射。通过大量实证评估,我们证明这种相对平坦度感知最小化(FAM)在微调与标准训练场景中,均能提升多种应用与模型的泛化性能。我们已在github上公开相关代码。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+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
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
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 · 2023年8月28日
Arxiv
14+阅读 · 2022年8月25日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
Arxiv
19+阅读 · 2021年1月14日
Arxiv
15+阅读 · 2020年10月26日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
14+阅读 · 2022年8月25日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
Arxiv
19+阅读 · 2021年1月14日
Arxiv
15+阅读 · 2020年10月26日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23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
3+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
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
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