The training dynamics and generalization properties of neural networks (NN) can be precisely characterized in function space via the neural tangent kernel (NTK). Structural changes to the NTK during training reflect feature learning and underlie the superior performance of networks outside of the static kernel regime. In this work, we seek to theoretically understand kernel alignment, a prominent and ubiquitous structural change that aligns the NTK with the target function. We first study a toy model of kernel evolution in which the NTK evolves to accelerate training and show that alignment naturally emerges from this demand. We then study alignment mechanism in deep linear networks and two layer ReLU networks. These theories provide good qualitative descriptions of kernel alignment and specialization in practical networks and identify factors in network architecture and data structure that drive kernel alignment. In nonlinear networks with multiple outputs, we identify the phenomenon of kernel specialization, where the kernel function for each output head preferentially aligns to its own target function. Together, our results provide a mechanistic explanation of how kernel alignment emerges during NN training and a normative explanation of how it benefits training.


翻译:神经网络(NN)的培训动态和一般特性可以通过神经核内核(NTK)在功能空间中精确描述。培训期间对NTK的结构变化反映了特征学习,是静态内核制度之外网络优异表现的基础。在这项工作中,我们力求从理论上理解内核调整,这是一种突出和无处不在的结构性变化,使NTK与目标功能相一致。我们首先研究内核演进的玩具模型,其中NTK演变为加速培训,并表明这种需求自然产生配合。我们然后研究深线性网络和两层RELU网络的校准机制。这些理论为实际网络内核调整和专业化提供了良好的定性描述,并确定了网络结构和数据结构中驱动内核核调整的因素。在具有多种产出的非线性网络中,我们找出了内核专业化现象,每个产出头的内核功能都优优于其目标功能。我们的成果共同提供了对内核调整如何在NTENC培训期间出现的理论解释。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
讲座报名丨 ICML专场
THU数据派
0+阅读 · 2021年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
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
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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010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 · 2022年4月19日
Arxiv
65+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
讲座报名丨 ICML专场
THU数据派
0+阅读 · 2021年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
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
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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010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