Various iterative reconstruction algorithms for inverse problems can be unfolded as neural networks. Empirically, this approach has often led to improved results, but theoretical guarantees are still scarce. While some progress on generalization properties of neural networks have been made, great challenges remain. In this chapter, we discuss and combine these topics to present a generalization error analysis for a class of neural networks suitable for sparse reconstruction from few linear measurements. The hypothesis class considered is inspired by the classical iterative soft-thresholding algorithm (ISTA). The neural networks in this class are obtained by unfolding iterations of ISTA and learning some of the weights. Based on training samples, we aim at learning the optimal network parameters via empirical risk minimization and thereby the optimal network that reconstructs signals from their compressive linear measurements. In particular, we may learn a sparsity basis that is shared by all of the iterations/layers and thereby obtain a new approach for dictionary learning. For this class of networks, we present a generalization bound, which is based on bounding the Rademacher complexity of hypothesis classes consisting of such deep networks via Dudley's integral.


翻译:针对反面问题的各种迭代重建算法可以作为神经网络展开。 生动地说, 这种方法往往导致结果的改善, 但理论保障仍然很少。 虽然在神经网络的一般特性方面取得了一些进展, 但仍存在着巨大的挑战。 在本章中, 我们讨论并结合这些题目, 提出适合从少数线性测量中进行稀薄重建的一类神经网络的概括性错误分析。 所考虑的假设类是经典的迭代软保持算法( ISTA ) 的启发。 本类的神经网络是通过发展ISTA的迭代和学习一些重量来获得的。 根据培训样本, 我们的目标是通过实验风险最小化来学习最佳网络参数, 从而从它们压缩的线性测量中重建信号的最佳网络。 特别是, 我们可能学习一种由所有线性测量/ 共享的宽度基础, 从而获得一种新的字典学习方法。 对于这一类网络, 我们提出一个概括性约束, 其基础是通过将Dudley 集成的深层网络的Rademacher 复杂的假设课程捆绑在一起。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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