This paper studies the expressive power of artificial neural networks (NNs) with rectified linear units. To study them as a model of real-valued computation, we introduce the concept of Max-Affine Arithmetic Programs and show equivalence between them and NNs concerning natural complexity measures. We then use this result to show that two fundamental combinatorial optimization problems can be solved with polynomial-size NNs, which is equivalent to the existence of very special strongly polynomial time algorithms. First, we show that for any undirected graph with $n$ nodes, there is an NN of size $\mathcal{O}(n^3)$ that takes the edge weights as input and computes the value of a minimum spanning tree of the graph. Second, we show that for any directed graph with $n$ nodes and $m$ arcs, there is an NN of size $\mathcal{O}(m^2n^2)$ that takes the arc capacities as input and computes a maximum flow. These results imply in particular that the solutions of the corresponding parametric optimization problems where all edge weights or arc capacities are free parameters can be encoded in polynomial space and evaluated in polynomial time, and that such an encoding is provided by an NN.


翻译:本文研究人造神经网络(NNs)的表达力, 其直线单位得到校正。 为了将它们作为实际计算模型来研究, 我们引入了 Max- Affine Arithmetic 程序的概念, 并显示它们和NNS在自然复杂度测量方面的等值。 然后我们用这个结果来显示, 两个基本的组合优化问题可以用多角尺寸的NNNs来解决, 这相当于存在非常特别强烈的多元时间算法。 首先, 我们显示, 对于任何使用美元节点的非方向图形, 一个大小为 $\ mathal{O} (n}3) 的NNN, 它将边缘重量作为输入, 并计算图中最小宽度树的价值。 其次, 我们显示, 对于任何使用美元节点和 $mar 弧的定向图形, 其大小为 $\ mathalcal {O} (m%2 n2) 。 我们显示, 对于任何以弧度能力为输入和计算最大流的无方向的图形, 这些结果特别表明, 边边上的分辨率的分辨率是 的任意度, 。 和 等阶中, 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 的 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度

0
下载
关闭预览

相关内容

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/
专知会员服务
75+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
83+阅读 · 2020年12月5日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+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
LibRec 精选:从0开始构建RNN网络
LibRec智能推荐
5+阅读 · 2019年5月31日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
LibRec 精选:基于参数共享的CNN-RNN混合模型
LibRec智能推荐
6+阅读 · 2019年3月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Arxiv
7+阅读 · 2021年5月13日
Arxiv
3+阅读 · 2018年11月11日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
Implicit Maximum Likelihood Estimation
Arxiv
7+阅读 · 2018年9月24日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
LibRec 精选:从0开始构建RNN网络
LibRec智能推荐
5+阅读 · 2019年5月31日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
LibRec 精选:基于参数共享的CNN-RNN混合模型
LibRec智能推荐
6+阅读 · 2019年3月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员