Continuous-depth neural networks, such as Neural ODEs, have refashioned the understanding of residual neural networks in terms of non-linear vector-valued optimal control problems. The common solution is to use the adjoint sensitivity method to replicate a forward-backward pass optimisation problem. We propose a new approach which explicates the network's `depth' as a fundamental variable, thus reducing the problem to a system of forward-facing initial value problems. This new method is based on the principle of `Invariant Imbedding' for which we prove a general solution, applicable to all non-linear, vector-valued optimal control problems with both running and terminal loss. Our new architectures provide a tangible tool for inspecting the theoretical--and to a great extent unexplained--properties of network depth. They also constitute a resource of discrete implementations of Neural ODEs comparable to classes of imbedded residual neural networks. Through a series of experiments, we show the competitive performance of the proposed architectures for supervised learning and time series prediction.


翻译:持续深入的神经网络,如Neural CODEs等,已经根据非线性矢量估值的最佳控制问题,重新确定了对残余神经网络的理解。共同的解决办法是使用联合灵敏度方法复制前向后后传的最优化问题。我们提出了一种新的方法,将网络的“深度”作为一个基本变量,从而将问题降低到一个具有前瞻性的初始价值问题系统。这一新的方法基于“内在嵌入式”原则,我们认为该原则适用于所有非线性、病媒估值的运行损失和终端损失的最佳控制问题。我们的新结构为检查网络深度的理论和在很大程度上无法解释的特性提供了一种有形工具。它们也构成了与内嵌入式残余神经网络等级相类似的独立实施神经观测仪的资源。通过一系列实验,我们展示了监督学习和时间序列预测的拟议结构的竞争性表现。

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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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