Deep neural networks achieve human-like performance on a variety of perceptual and decision making tasks. However, deep networks perform poorly when confronted with changing tasks or goals, and broadly fail to match the flexibility and robustness of human intelligence. Here, we develop a mathematical and algorithmic framework that enables continual training of deep neural networks on a broad range of objectives by defining path connected sets of neural networks that achieve equivalent functional performance on a given machine learning task while modulating network weights to achieve high-performance on a secondary objective. We view the weight space of a neural network as a curved Riemannian manifold and move a neural network along a functionally invariant path in weight space while searching for networks that satisfy a secondary objective. We introduce a path-sampling algorithm that trains networks with millions of weight parameters to learn a series of image classification tasks without performance loss. The algorithm generalizes to accommodate a range of secondary objectives including weight-pruning and weight diversification and exhibits state of the art performance on network compression and adversarial robustness benchmarks. Broadly, we demonstrate how the intrinsic geometry of machine learning problems can be harnessed to construct flexible and robust neural networks.


翻译:深心神经网络在各种感知和决策任务上达到人性相似的性能。 然而,深心网络在面对变化的任务或目标时表现不佳,而且基本上与人类智能的灵活性和强度不相称。在这里,我们开发了一个数学和算法框架,通过界定在特定机器学习任务上实现等效功能的相联神经网络路径组合,从而能够在一系列目标上持续培训深心神经网络,同时调整网络重量以达到高性能的次级目标。我们把神经网络的重量空间看成一个曲线的里伊曼多元,将神经网络移动在重量空间的功能性不变化路径上,同时寻找满足次级目标的网络。我们引入了一种路径抽样算法,用数百万重量参数对网络进行培训,以学习一系列不造成性能损失的图像分类任务。这种算法一般地考虑到一系列次级目标,包括重量调整和重量的多样化,以及显示网络压缩和对抗性强性强性能基准的艺术性能状态。我们广泛地展示机器学习问题固有的几何测量方法可以用来建立灵活和坚固的神经网络。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+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
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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 · 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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月30日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月29日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月27日
Arxiv
11+阅读 · 2021年3月25日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+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
相关资讯
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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 · 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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员