There is mounting empirical evidence of emergent phenomena in the capabilities of deep learning methods as we scale up datasets, model sizes, and training times. While there are some accounts of how these resources modulate statistical capacity, far less is known about their effect on the computational problem of model training. This work conducts such an exploration through the lens of learning $k$-sparse parities of $n$ bits, a canonical family of problems which pose theoretical computational barriers. In this setting, we find that neural networks exhibit surprising phase transitions when scaling up dataset size and running time. In particular, we demonstrate empirically that with standard training, a variety of architectures learn sparse parities with $n^{O(k)}$ examples, with loss (and error) curves abruptly dropping after $n^{O(k)}$ iterations. These positive results nearly match known SQ lower bounds, even without an explicit sparsity-promoting prior. We elucidate the mechanisms of these phenomena with a theoretical analysis: we find that the phase transition in performance is not due to SGD "stumbling in the dark" until it finds the hidden set of features (a natural algorithm which also runs in $n^{O(k)}$ time); instead, we show that SGD gradually amplifies a Fourier gap in the population gradient.


翻译:随着我们扩大数据集、模型大小和培训时间,在深层次学习方法能力方面出现了新现象。 虽然有一些关于这些资源如何调整统计能力的说明, 但对于这些对模型培训计算问题的影响却知之甚少。 这项工作通过学习美元-零差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差数的透镜进行这样的探索。 这是一种具有理论计算障碍的典型问题。 在这个环境中, 我们发现神经网络在扩大数据集大小和运行时间时表现出令人惊讶的阶段转变。 特别是, 我们从经验中发现,通过标准培训, 各种建筑学会如何用美元( k) 美元的例子学习稀少的相似点, 而在美元(k) 美元反复计算后, 损失(和误差) 曲线突然下降。 这些积极的结果几乎与已知的SQ更低的界限相似, 即使没有明确的神经调整前。 我们用理论分析来解释这些现象的机制: 我们发现, 业绩的阶段转变并不是由于SGDG在“ 美元- grow in crow develop gradeal grade gration sqal cal ” 之前, 我们发现一个隐藏的Sqalalalal dequlal) 。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
75+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+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
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2011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9月12日
VIP会员
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
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
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2011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