Understanding generalization of overparametrized neural networks remains a fundamental challenge in machine learning. Most of the literature mostly studies generalization from an interpolation point of view, taking convergence of parameters towards a global minimum of the training loss for granted. While overparametrized architectures indeed interpolated the data for typical classification tasks, this interpolation paradigm does not seem valid anymore for more complex tasks such as in-context learning or diffusion. Instead for such tasks, it has been empirically observed that the trained models goes from global minima to spurious local minima of the training loss as the number of training samples becomes larger than some level we call optimization threshold. While the former yields a poor generalization to the true population loss, the latter was observed to actually correspond to the minimiser of this true loss. This paper explores theoretically this phenomenon in the context of two-layer ReLU networks. We demonstrate that, despite overparametrization, networks often converge toward simpler solutions rather than interpolating the training data, which can lead to a drastic improvement on the test loss with respect to interpolating solutions. Our analysis relies on the so called early alignment phase, during which neurons align towards specific directions. This directional alignment, which occurs in the early stage of training, leads to a simplicity bias, wherein the network approximates the ground truth model without converging to the global minimum of the training loss. Our results suggest that this bias, resulting in an optimization threshold from which interpolation is not reached anymore, is beneficial and enhances the generalization of trained models.


翻译:暂无翻译

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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
VIP会员
相关资讯
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员