We present a novel approach to efficiently compute tight non-convex enclosures of the image through neural networks with ReLU, sigmoid, or hyperbolic tangent activation functions. In particular, we abstract the input-output relation of each neuron by a polynomial approximation, which is evaluated in a set-based manner using polynomial zonotopes. Our proposed method is especially well suited for reachability analysis of neural network controlled systems since polynomial zonotopes are able to capture the non-convexity in both, the image through the neural network as well as the reachable set. We demonstrate the superior performance of our approach compared to other state of the art methods on various benchmark systems.


翻译:我们提出了一个新颖的方法,通过ReLU、sigmoid或双曲正切活化功能的神经网络,有效计算图像的紧密非隐形外壳。特别是,我们用一个多元近似来抽取每个神经神经元的输入-输出关系,该近似以基于定数的方式使用多分子的zonootopes进行评估。我们建议的方法特别适合对神经网络控制系统进行可及性分析,因为多神经zonootopes能够同时捕捉非共性、通过神经网络的图像以及可及集。我们展示了我们的方法相对于各种基准系统其他最先进的方法的优异性表现。

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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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