The mechanisms by which certain training interventions, such as increasing learning rates and applying batch normalization, improve the generalization of deep networks remains a mystery. Prior works have speculated that "flatter" solutions generalize better than "sharper" solutions to unseen data, motivating several metrics for measuring flatness (particularly $\lambda_{max}$, the largest eigenvalue of the Hessian of the loss); and algorithms, such as Sharpness-Aware Minimization (SAM) [1], that directly optimize for flatness. Other works question the link between $\lambda_{max}$ and generalization. In this paper, we present findings that call $\lambda_{max}$'s influence on generalization further into question. We show that: (1) while larger learning rates reduce $\lambda_{max}$ for all batch sizes, generalization benefits sometimes vanish at larger batch sizes; (2) by scaling batch size and learning rate simultaneously, we can change $\lambda_{max}$ without affecting generalization; (3) while SAM produces smaller $\lambda_{max}$ for all batch sizes, generalization benefits (also) vanish with larger batch sizes; (4) for dropout, excessively high dropout probabilities can degrade generalization, even as they promote smaller $\lambda_{max}$; and (5) while batch-normalization does not consistently produce smaller $\lambda_{max}$, it nevertheless confers generalization benefits. While our experiments affirm the generalization benefits of large learning rates and SAM for minibatch SGD, the GD-SGD discrepancy demonstrates limits to $\lambda_{max}$'s ability to explain generalization in neural networks.


翻译:某些培训干预机制,例如提高学习率和应用批量正常化,改善深层网络的普及性仍是一个谜。 先前的工程推测, “ 粉碎” 解决方案比“ 沙发” 解决方案更普遍地概括隐蔽数据, 激励一些衡量平坦度( 特别是$lambda ⁇ max} $ ) 的衡量标准( 特别是 $lambda ⁇ max 美元 ) 美元, 以及算法( 例如, 夏普斯- 意识最小化( SAM) [1) 等机制, 直接优化平坦度。 其他工程质疑 $( lambda) $( maxxxxxxxx) 与普通数据相比的“ 沙发” 解决方案。 我们显示:(1) 更大的学习率在所有批量规模下降低 $( lambda), 普通数据===xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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