Theoretical results show that neural networks can be approximated by Gaussian processes in the infinite-width limit. However, for fully connected networks, it has been previously shown that for any fixed network width, $n$, the Gaussian approximation gets worse as the network depth, $d$, increases. Given that modern networks are deep, this raises the question of how well modern architectures, like ResNets, are captured by the infinite-width limit. To provide a better approximation, we study ReLU ResNets in the infinite-depth-and-width limit, where both depth and width tend to infinity as their ratio, $d/n$, remains constant. In contrast to the Gaussian infinite-width limit, we show theoretically that the network exhibits log-Gaussian behaviour at initialization in the infinite-depth-and-width limit, with parameters depending on the ratio $d/n$. Using Monte Carlo simulations, we demonstrate that even basic properties of standard ResNet architectures are poorly captured by the Gaussian limit, but remarkably well captured by our log-Gaussian limit. Moreover, our analysis reveals that ReLU ResNets at initialization are hypoactivated: fewer than half of the ReLUs are activated. Additionally, we calculate the interlayer correlations, which have the effect of exponentially increasing the variance of the network output. Based on our analysis, we introduce Balanced ResNets, a simple architecture modification, which eliminates hypoactivation and interlayer correlations and is more amenable to theoretical analysis.


翻译:理论结果显示, 神经网络可以通过高斯进程在无限宽度限制下近似于神经网络。 但是, 对于完全连接的网络来说, 此前已经显示, 对任何固定网络宽度而言, 美元, 美元, 高斯近似值随着网络深度的提高而恶化。 鉴于现代网络是深度的, 这就提出了如何用无限宽限来捕捉像ResNets这样的现代架构。 为了提供更好的近似度, 我们研究了在无限深度和宽度限制下ReLU ResNets, 其深度和宽度都倾向于不精确, 其比重( $d/ n$ ) 。 与高斯网络的无限宽度限制相比, 我们理论上显示, 网络在无限深度和宽度限制的初始化时, 包括参数, $d/ n$。 我们利用蒙特卡洛的模拟, 我们证明标准 ResNet 架构的基本特性, 其深度和宽度往往被高点测为精确度, 而在我们开始的直径的直径网络内部分析中,, 也明显地展示了我们的正值 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月6日
迁移学习简明教程,11页ppt
专知会员服务
107+阅读 · 2020年8月4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
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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
对ResNet本质的一些思考
极市平台
26+阅读 · 2019年4月27日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
7+阅读 · 2021年5月13日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月6日
迁移学习简明教程,11页ppt
专知会员服务
107+阅读 · 2020年8月4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
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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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
对ResNet本质的一些思考
极市平台
26+阅读 · 2019年4月27日
【TED】生命中的每一年的智慧
英语演讲视频每日一推
9+阅读 · 2019年1月29日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员