Despite the vast empirical success of neural networks, theoretical understanding of the training procedures remains limited, especially in providing performance guarantees of testing performance due to the non-convex nature of the optimization problem. Inspired by a recent work of (Juditsky & Nemirovsky, 2019), instead of using the traditional loss function minimization approach, we reduce the training of the network parameters to another problem with convex structure -- to solve a monotone variational inequality (MVI). The solution to MVI can be found by computationally efficient procedures, and importantly, this leads to performance guarantee of $\ell_2$ and $\ell_{\infty}$ bounds on model recovery accuracy and prediction accuracy under the theoretical setting of training one-layer linear neural network. In addition, we study the use of MVI for training multi-layer neural networks and propose a practical algorithm called \textit{stochastic variational inequality} (SVI), and demonstrates its applicability in training fully-connected neural networks and graph neural networks (GNN) (SVI is completely general and can be used to train other types of neural networks). We demonstrate the competitive or better performance of SVI compared to the stochastic gradient descent (SGD) on both synthetic and real network data prediction tasks regarding various performance metrics.


翻译:尽管神经网络取得了巨大的实证成功,但是对培训程序的理论理解仍然有限,特别是由于优化问题的非软质性质,在提供绩效测试绩效保证方面尤其如此。在(Juditsky & Nemirovsky, 2019年)最近的一项工作(Juditsky & Nemirovsky, 2019年)的启发下,我们没有使用传统的损失函数最小化方法,而是将网络参数的培训减少到了另一个具有螺旋结构的问题 -- -- 以解决单体变异性不平等问题。 MVI的解决方案可以通过计算高效的程序找到。 更重要的是,这导致在培训完全连通的神经网络和直线神经网络(GNN)的绩效保证值为2美元和1美元和1美元。在培训一层线性神经网络的理论设置下,模型恢复准确度和预测准确性。此外,我们研究MVI用于培训多层神经网络的使用情况,并提出一个叫作“textitutit{tochartical Explical plain commet (SVI) 和各种合成系统性变现变现网络的竞争性任务。我们展示了SDISISDRisal Studal-SVI的比较了各种数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
0+阅读 · 2013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 · 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
1+阅读 · 2011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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年6月14日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
0+阅读 · 2013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 · 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
1+阅读 · 2011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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员