We consider a family of deep neural networks consisting of two groups of convolutional layers, a downsampling operator, and a fully connected layer. The network structure depends on two structural parameters which determine the numbers of convolutional layers and the width of the fully connected layer. We establish an approximation theory with explicit approximation rates when the approximated function takes a composite form $f\circ Q$ with a feature polynomial $Q$ and a univariate function $f$. In particular, we prove that such a network can outperform fully connected shallow networks in approximating radial functions with $Q(x) =|x|^2$, when the dimension $d$ of data from $\mathbb{R}^d$ is large. This gives the first rigorous proof for the superiority of deep convolutional neural networks in approximating functions with special structures. Then we carry out generalization analysis for empirical risk minimization with such a deep network in a regression framework with the regression function of the form $f\circ Q$. Our network structure which does not use any composite information or the functions $Q$ and $f$ can automatically extract features and make use of the composite nature of the regression function via tuning the structural parameters. Our analysis provides an error bound which decreases with the network depth to a minimum and then increases, verifying theoretically a trade-off phenomenon observed for network depths in many practical applications.


翻译:我们考虑的是由两组相联层组成的深神经网络组成的一个由两组相联层组成的深神经网络,一个下取样操作员和一个完全连接的层。网络结构取决于两个结构参数,这两个结构参数决定了相联层的数量和完全连接层的宽度。当近似函数采用一个复合形式$f\cir Q$, 带有一个特征的多元面值Q$和一个单面函数$f$。特别是,我们证明这样一个网络可以超越以$(x) ⁇ x%2美元相对接合的辐射函数完全连接的浅层网络。当$\mathbb{R ⁇ d$的数据的维度很大时,我们建立近似理论,以明确的近似速率建立一个明确的近似理论。这为在与特殊结构相近的功能中深相联神经网络的优越性提供了第一个有力的证据。然后,我们通过一个包含美元格式回归功能的实际网络进行一般化分析,在这样一个深层网络中进行经验风险最小化分析。 我们的网络结构结构结构结构结构,可以不使用任何复合的深度数据深度数据精确度分析,通过美元来自动地分析。

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
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
158+阅读 · 2020年1月16日
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
卷积神经网络的最佳解释!
专知
12+阅读 · 2018年5月1日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
深度 | 一文概览图卷积网络基本结构和最新进展
机器之心
17+阅读 · 2017年11月30日
Highway Networks For Sentence Classification
哈工大SCIR
4+阅读 · 2017年9月30日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
103+阅读 · 2019年12月19日
A General and Adaptive Robust Loss Function
Arxiv
7+阅读 · 2018年11月5日
Arxiv
19+阅读 · 2018年6月27日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关资讯
Graph Neural Networks 综述
计算机视觉life
29+阅读 · 2019年8月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
卷积神经网络的最佳解释!
专知
12+阅读 · 2018年5月1日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
深度 | 一文概览图卷积网络基本结构和最新进展
机器之心
17+阅读 · 2017年11月30日
Highway Networks For Sentence Classification
哈工大SCIR
4+阅读 · 2017年9月30日
【推荐】TensorFlow手把手CNN实践指南
机器学习研究会
5+阅读 · 2017年8月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员