It is challenging to guide neural network (NN) learning with prior knowledge. In contrast, many known properties, such as spatial smoothness or seasonality, are straightforward to model by choosing an appropriate kernel in a Gaussian process (GP). Many deep learning applications could be enhanced by modeling such known properties. For example, convolutional neural networks (CNNs) are frequently used in remote sensing, which is subject to strong seasonal effects. We propose to blend the strengths of deep learning and the clear modeling capabilities of GPs by using a composite kernel that combines a kernel implicitly defined by a neural network with a second kernel function chosen to model known properties (e.g., seasonality). Then, we approximate the resultant GP by combining a deep network and an efficient mapping based on the Nystrom approximation, which we call Implicit Composite Kernel (ICK). ICK is flexible and can be used to include prior information in neural networks in many applications. We demonstrate the strength of our framework by showing its superior performance and flexibility on both synthetic and real-world data sets. The code is available at: https://anonymous.4open.science/r/ICK_NNGP-17C5/.


翻译:指导神经网络(NNN)学习具有挑战性,因此,指导神经网络(NN)学习具有挑战性。相比之下,许多已知的特性,如空间平滑或季节性等,可以通过在高山进程中选择适当的内核来进行模型模型化。许多深层次的学习应用可以通过建模这类已知的特性而得到加强。例如,在遥感中经常使用进化神经网络(CNNs),这受到强烈季节效应的影响。我们提议利用一个复合内核,将深层学习的长处和GPs清晰的模型能力结合起来,将神经网络隐含的内核结合起来,而神经网络的隐含的内核功能选择了第二个内核功能来模拟已知的特性(例如季节性)。然后,我们通过将深层网络和基于Nystrom近似的高效绘图(我们称之为Inbillict Computer Kernel (ICK) ) 来对GPGPS进行近似。 ICK是灵活的,并可用于在许多应用中将先前的信息纳入神经网络。我们框架的强强。我们通过在合成和现实数据集上展示其高超超性性性性性性能和灵活性来展示框架的强度。我们展示我们的框架的力量。

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