Discrete and especially binary random variables occur in many machine learning models, notably in variational autoencoders with binary latent states and in stochastic binary networks. When learning such models, a key tool is an estimator of the gradient of the expected loss with respect to the probabilities of binary variables. The straight-through (ST) estimator gained popularity due to its simplicity and efficiency, in particular in deep networks where unbiased estimators are impractical. Several techniques were proposed to improve over ST while keeping the same low computational complexity: Gumbel-Softmax, ST-Gumbel-Softmax, BayesBiNN, FouST. We conduct a theoretical analysis of bias and variance of these methods in order to understand tradeoffs and verify the originally claimed properties. The presented theoretical results allow for better understanding of these methods and in some cases reveal serious issues.


翻译:在许多机器学习模型中,特别是在具有双重潜伏状态的变异自动编码器和随机二进制网络中,出现分化,特别是二进制随机变量。当学习这些模型时,一个关键工具是对二进制变量概率方面预期损失梯度的估测。直通(ST)估测器由于其简单性和效率而受到欢迎,特别是在不切实际的公正估测器不切实际的深层网络中。一些技术建议改进ST,同时保持同样的低计算复杂性:Gumbel-Softmax、ST-Gumbel-Softmax、BayesBINN、FouST。我们对这些方法的偏差和差异进行理论分析,以便了解权衡和核实最初索赔的属性。提出的理论结果使人们能够更好地理解这些方法,并在某些情况下揭示了严重问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17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
【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
计算机 | 中低难度国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年6月19日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月1日
Arxiv
3+阅读 · 2016年2月24日
VIP会员
相关资讯
计算机 | 中低难度国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年6月19日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员