We algorithmically determine the regions and facets of all dimensions of the canonical polyhedral complex, the universal object into which a ReLU network decomposes its input space. We show that the locations of the vertices of the canonical polyhedral complex along with their signs with respect to layer maps determine the full facet structure across all dimensions. We present an algorithm which calculates this full combinatorial structure, making use of our theorems that the dual complex to the canonical polyhedral complex is cubical and it possesses a multiplication compatible with its facet structure. The resulting algorithm is numerically stable, polynomial time in the number of intermediate neurons, and obtains accurate information across all dimensions. This permits us to obtain, for example, the true topology of the decision boundaries of networks with low-dimensional inputs. We run empirics on such networks at initialization, finding that width alone does not increase observed topology, but width in the presence of depth does. Source code for our algorithms is accessible online at https://github.com/mmasden/canonicalpoly.


翻译:我们从逻辑上确定峡谷多元体综合体(ReLU网络将其输入空间分解为其输入空间的通用物体)所有维度的区域和方方面面。我们显示,圆柱形多元体综合体的顶部位置及其图层图示的标志决定了所有维度的全面结构。我们提出了一个算法,用以计算整个组合结构,利用我们的理论,即与圆柱形多元体综合体的双重复合体是立方体,具有与其表面结构相容的倍数。由此产生的算法在数字上稳定,在中间神经人的数量中具有多面时间,并获得所有维度的准确信息。这使我们能够获得,例如,具有低维度投入的网络的决定界限的真正地形学。我们在初始化时在这种网络上运行了电磁场,发现光宽不会增加所观察到的表层,但在深度上是宽度。我们的算法源代码可以在https://github.com/masden/canpoly上查阅。

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