计算机科学 > 机器学习
[提交于 2024年10月7日
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标题: 宽神经网络使用权重衰减训练确实表现出神经崩溃
标题: Wide Neural Networks Trained with Weight Decay Provably Exhibit Neural Collapse
摘要: 深度神经网络(DNNs)在收敛时通过一种称为神经坍缩的高度对称几何结构,一致地在最后一层表示训练数据。 这一实证证据推动了一系列理论研究,旨在证明神经坍缩的出现,主要集中在无约束特征模型上。 在此模型中,倒数第二层的特征是自由变量,这使得模型与数据无关,从而质疑了其捕捉DNN训练的能力。 我们的工作解决了这一问题,摆脱了无约束特征,研究以至少两个线性层结尾的DNN。 我们首先证明了神经坍缩的通用保证,假设(i)低训练误差和线性层的平衡性(用于类内可变性坍缩),以及(ii)线性部分之前的特征的有界条件(用于类均值的正交性,以及它们与权重矩阵的对齐)。 然后我们表明,这些假设适用于带有权重衰减的梯度下降训练:(i)对于具有宽第一层的网络,我们证明了低训练误差和平衡性,(ii)对于几乎最优或在大学习率下稳定的解,我们进一步证明了有界条件。 综合来看,我们的结果是首次在DNN端到端训练中展示了神经坍缩。
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