Neural networks have achieved tremendous success in a large variety of applications. However, their memory footprint and computational demand can render them impractical in application settings with limited hardware or energy resources. In this work, we propose a novel algorithm to find efficient low-rank subnetworks. Remarkably, these subnetworks are determined and adapted already during the training phase and the overall time and memory resources required by both training and evaluating them is significantly reduced. The main idea is to restrict the weight matrices to a low-rank manifold and to update the low-rank factors rather than the full matrix during training. To derive training updates that are restricted to the prescribed manifold, we employ techniques from dynamic model order reduction for matrix differential equations. Moreover, our method automatically and dynamically adapts the ranks during training to achieve a desired approximation accuracy. The efficiency of the proposed method is demonstrated through a variety of numerical experiments on fully-connected and convolutional networks.


翻译:神经网络在各种应用中取得了巨大成功,然而,它们的记忆足迹和计算需求在硬件或能源资源有限的应用环境中可能使其不切实际。在这项工作中,我们提出一种创新算法,以寻找高效的低级别子网络。值得注意的是,这些子网络在培训阶段已经确定和调整,培训和评价这两个网络所需的全部时间和记忆资源已大大减少。主要想法是将重量矩阵限制在低层,更新低层次因素,而不是培训期间的全部矩阵。为了获得限于规定方程式的培训更新,我们采用了矩阵差异方程式动态模式减少命令的技术。此外,我们在培训期间自动和动态调整了军阶,以达到理想的近似准确度。通过在完全连接和动态网络上进行的各种数字实验,表明了拟议方法的效率。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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