We study the parameterized complexity of training two-layer neural networks with respect to the dimension of the input data and the number of hidden neurons, considering ReLU and linear threshold activation functions. Albeit the computational complexity of these problems has been studied numerous times in recent years, several questions are still open. We answer questions by Arora et al. [ICLR '18] and Khalife and Basu [IPCO '22] showing that both problems are NP-hard for two dimensions, which excludes any polynomial-time algorithm for constant dimension. We also answer a question by Froese et al. [JAIR '22] proving W[1]-hardness for four ReLUs (or two linear threshold neurons) with zero training error. Finally, in the ReLU case, we show fixed-parameter tractability for the combined parameter number of dimensions and number of ReLUs if the network is assumed to compute a convex map. Our results settle the complexity status regarding these parameters almost completely.


翻译:我们在考虑ReLU和线性阈值激活函数的情况下,研究了相对于输入数据的维数和隐藏神经元数量的两层神经网络的参数化复杂度。尽管近年来已经多次研究了这些问题的计算复杂度,但仍有许多问题尚未解决。我们回答了Arora等人(ICLR'18)和Khalife和Basu(IPCO'22)的问题,证明了两个维度的两个问题都是NP难的,这排除了任何常数维度的多项式时间算法。我们还回答了Froese等人(JAIR'22)的一个问题,证明了ReLU为4个(或线性阈值神经元为2个)且训练误差为零的情况下W[1]-hardness的问题。最后,在ReLU情况下,我们证明了参数(维数和ReLU数量)的组合的固定参数可计算性,如果假定该网络计算凸映射。我们的结果几乎完全解决了这些参数的复杂性问题。

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
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
48+阅读 · 2020年7月4日
神经网络的拓扑结构,TOPOLOGY OF DEEP NEURAL NETWORKS
专知会员服务
31+阅读 · 2020年4月15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
神经网络高斯过程 (Neural Network Gaussian Process)
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年11月8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
深度卷积神经网络中的降采样
极市平台
12+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 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
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 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
神经网络高斯过程 (Neural Network Gaussian Process)
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年11月8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
深度卷积神经网络中的降采样
极市平台
12+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9日
【推荐】MXNet深度情感分析实战
机器学习研究会
16+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】用Tensorflow理解LSTM
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年9月11日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 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
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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员