We investigate the analogy between the renormalization group (RG) and deep neural networks, wherein subsequent layers of neurons are analogous to successive steps along the RG. In particular, we quantify the flow of information by explicitly computing the relative entropy or Kullback-Leibler divergence in both the one- and two-dimensional Ising models under decimation RG, as well as in a feedforward neural network as a function of depth. We observe qualitatively identical behavior characterized by the monotonic increase to a parameter-dependent asymptotic value. On the quantum field theory side, the monotonic increase confirms the connection between the relative entropy and the c-theorem. For the neural networks, the asymptotic behavior may have implications for various information maximization methods in machine learning, as well as for disentangling compactness and generalizability. Furthermore, while both the two-dimensional Ising model and the random neural networks we consider exhibit non-trivial critical points, the relative entropy appears insensitive to the phase structure of either system. In this sense, more refined probes are required in order to fully elucidate the flow of information in these models.


翻译:我们调查重整组(RG)和深神经网络之间的类比,其中随后的神经元层与RG的相继步骤相类似。特别是,我们通过明确计算一维和二维Ising模型的一维和二维Ising模型中相对的 entropy 或 Kullback-Leiber 差异,以及作为深度函数的进化前神经网络中的差异,来量化信息流动。我们观察到以单体增长为特征的质等同行为到一个依赖参数的随机神经网络值。在量子字段理论方面,单体增长证实了相对的entropy和c-theorem之间的联系。对于神经网络来说,无源行为可能会对机器学习中的各种信息最大化方法产生影响,并且对脱钩紧性和普遍性产生影响。此外,虽然我们认为二维Ising模型和随机神经网络都显示了非三维临界点,但相对的昆虫体似乎对两种系统的阶段结构都不敏感。在这种意义上,需要更精细的探测器来充分解释这些模型的流动。

0
下载
关闭预览

相关内容

相对熵(relative entropy),又被称为Kullback-Leibler散度(Kullback-Leibler divergence)或信息散度(information divergence),是两个概率分布(probability distribution)间差异的非对称性度量。在在信息理论中,相对熵等价于两个概率分布的信息熵(Shannon entropy)的差值.
【图神经网络导论】Intro to Graph Neural Networks,176页ppt
专知会员服务
125+阅读 · 2021年6月4日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
【清华大学】图随机神经网络,Graph Random Neural Networks
专知会员服务
154+阅读 · 2020年5月26日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
64+阅读 · 2021年6月18日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
5+阅读 · 2018年5月1日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员