关于循环神经网络语言模型的表示能力

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内容提要

本文介绍了一种解决标准RNN训练中梯度消失和梯度爆炸问题的特殊循环神经网络——储层计算(RC),并证明了RNN可以普遍逼近线性时不变(LTI)系统。RC在自然语言处理和无线通信等领域表现出卓越的实证性能,特别适用于训练样本极为有限的情况。通过清晰的信号处理解释和理解,利用RC对一个通用的LTI系统进行了模拟,并分析了生成RC的未经训练的循环权重的最优概率分布函数。

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关键要点

  • 循环神经网络(RNN)在训练中面临梯度消失和梯度爆炸问题。

  • 储层计算(RC)是一种特殊的RNN,使用随机化且未经训练的循环权重。

  • RC在自然语言处理和无线通信等领域表现出卓越的实证性能,适用于训练样本极为有限的情况。

  • 研究证明RNN可以普遍逼近线性时不变(LTI)系统。

  • 通过信号处理解释,RC对通用LTI系统进行了模拟。

  • 分析了生成RC的未经训练的循环权重的最优概率分布函数。

  • 提供了基于信号处理的RC模型可解释性,为设置而非训练RC的循环权重提供理论解释。

  • 这是朝着可解释机器学习(XML)的重要步骤,尤其适用于训练样本有限的应用。

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