We derive machine learning algorithms from discretized Euclidean field theories, making inference and learning possible within dynamics described by quantum field theory. Specifically, we demonstrate that the $\phi^{4}$ scalar field theory satisfies the Hammersley-Clifford theorem, therefore recasting it as a machine learning algorithm within the mathematically rigorous framework of Markov random fields. We illustrate the concepts by minimizing an asymmetric distance between the probability distribution of the $\phi^{4}$ theory and that of target distributions, by quantifying the overlap of statistical ensembles between probability distributions and through reweighting to complex-valued actions with longer-range interactions. Neural network architectures are additionally derived from the $\phi^{4}$ theory which can be viewed as generalizations of conventional neural networks and applications are presented. We conclude by discussing how the proposal opens up a new research avenue, that of developing a mathematical and computational framework of machine learning within quantum field theory.


翻译:我们从分解的欧洲域理论中得出机器学习算法,使得在量子域理论所描述的动态内进行推论和学习成为可能。 具体地说,我们证明$\phi ⁇ 4} $scalar 字段理论满足了汉默斯利-克利福德理论,因此将其重新定位为马可夫随机字段数学严谨的框架内的机器学习算法。我们通过尽量减少美元=4} 理论与目标分布的概率分布之间的不对称距离,通过量化概率分布之间的统计集合重叠,以及通过远距离互动对复杂估值行动进行重新加权,来说明这些概念。神经网络结构是另外从可被视为常规神经网络和应用的通用理论中衍生出来的。我们最后通过讨论该提案如何开辟一个新的研究途径,即根据量子域理论开发一个数学和计算机器学习的计算框架。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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