深度神经网络的信息论泛化界

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内容提要

本研究通过信息理论的泛化界限来研究深度神经网络对监督学习的影响和益处。通过分析三个正则化DNN模型的连续层之间的数据处理不等式系数,量化了相关信息度量在网络深入时的收缩情况。结果显示,更深而较窄的网络架构具有更好的泛化能力。

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关键要点

  • 本研究通过信息理论的泛化界限研究深度神经网络对监督学习的影响。

  • 分析了三个正则化DNN模型的连续层之间的数据处理不等式系数。

  • 量化了相关信息度量在网络深入时的收缩情况。

  • 结果显示更深而较窄的网络架构具有更好的泛化能力。

  • 推导了KL散度和1-Wasserstein距离的泛化误差界限。

  • KL散度界限随着层索引的增加而收缩。

  • Wasserstein界限暗示存在一个层作为泛化漏斗,达到最小的1-Wasserstein距离。

  • 在具有线性DNN的二元高斯分类设置下,得到了两个界限的解析表达式。

  • 研究结果特化为有限参数空间和Gibbs算法的DNNs,显示更深而较窄的网络架构的泛化能力。

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