研究了具有有界更新的迭代学习算法在非凸损失函数上的泛化特性，采用信息论技术。我们的主要贡献是针对具有有界更新的这些算法提出了新的泛化误差界，超出了之前仅关注随机梯度下降（SGD）的范畴。我们的方法引入了两个新颖之处：1）我们将互信息重新表述为更新的不确定性，提供了新的视角；2）我们采用方差分解技术来分解迭代中的信息，而不是使用互信息的链式法则，从而实现了一个更简单的替代过程。我们在不同设置下分析了我们的泛化界，并展示了当模型维度与训练数据样本数量以相同的速率增加时改进的界限。为了弥合理论与实践之间的差距，我们还研究了大型语言模型中先前观察到的标度行为。最终，我们的工作为发展实用的泛化理论迈出了更进一步的步伐。

Sep, 2023

本文探讨了深度学习模型的一种优化方法 —— 随机梯度下降在泛化能力上的稳定性，提出了一种基于梯度方差的稳定性指标，并在此基础上分别分析了常规非凸损失函数、梯度主导性损失函数和带强凸规则化器的问题，得到了一系列改进的泛化误差界。

Feb, 2018

本文提供了一种算法 —— 随机梯度下降的稳定性和泛化性的细致分析，通过消除梯度有界性、减轻光滑性和凸性函数的限制，提出了新的稳定性度量，并开发了受 SGD 迭代的风险控制的新型约束，给出了受最佳模型行为影响的泛化范围，从而在低噪声环境下使用稳定性方法得到了第一个快速上界。

Jun, 2020

我们提供了一种新的信息理论泛化界限，用于研究随机梯度 Langevin 动力学（SGLD），在平滑性和耗散性的假设下。我们的界限是独立于时间的，当样本大小增加时会衰减为零，无论迭代次数和步长是否固定。与以前的研究不同，我们通过关注 Kullback-Leibler 散度的时间演化来推导泛化错误界限，这与数据集的稳定性有关，并且是输出参数和输入数据集之间互信息的上界。此外，我们通过展示 SGLD 的损失函数是次指数的来建立了第一个信息理论的泛化界限。这种界限也是独立于时间的，并消除了现有工作中的步长依赖问题，通过将我们的分析与现有的非凸优化误差界限相结合，导致改进的超额风险界限。

Nov, 2023

我们为随机梯度下降（SGD）建立了数据相关的算法稳定性概念，并利用它来开发新的泛化界限；我们的结果表明，在凸和非凸问题中，预筛选初始化是稳定 SGD 的一种简单数据驱动策略，并允许我们展示出乐观的泛化界限。

Mar, 2017

本文提出了两个理论，分别使用稳定性和 PAC-Bayesian 结果的非渐进离散时间分析，研究了 Stochastic Gradient Langevin Dynamics（SGLD）在非凸目标下的泛化误差，其边界没有隐含依赖于参数的维数、规范或其他容量测量，优美地刻画了非凸设置中 “快速训练保证泛化” 的现象

Jul, 2017

本文证明使用随机梯度方法训练的参数模型少迭代次数即可实现消失的泛化误差，提供了新的对于随机梯度方法多周期泛化性能好的解释，对于神经网络的训练也有新的稳定性解释。

Sep, 2015

研究了梯度方法在基础随机凸优化条件下的泛化性能，并关注其与维数的依赖关系。针对全批量梯度下降（GD），通过构建学习问题，在维数为 $ d = O（n^2）$ 的情况下，可以证明经过调整以达到经验风险最优表现的典型 GD（使用 n 个训练样本）在具有常数概率的情况下，收敛为近似经验风险最小化器，且其相对于总体风险具有 Ω（1）的过量风险。这个界限对于标准 GD 需要达到非平凡测试误差的训练样本数量有一个下界 Ω（√d），回答了 Feldman（2016）和 Amir，Koren 和 Livni（2021b）提出的一个开放问题，表明非平凡的维数依赖性是不可避免的。此外，针对标准的一次遍历随机梯度下降（SGD），我们证明了同样的构建技术在样本复杂度上提供了类似的 Ω（√d）下界，以达到非平凡的经验误差，尽管它可以实现最优的测试性能。与之前的工作（Koren，Livni，Mansour 和 Sherman，2022）相比，这提供了维数依赖性的指数级改进，解决了其中的一个开放问题。

Jan, 2024

本文应用 Bayes-Stability 框架证明算法相关的广义误差界，得到了随机梯度 Langevin 动力学以及其他一些带噪声梯度的方法（例如加动量，小批量和加速，熵 - SGD）的数据相关的新广义误差界，论文结果较之前相关研究更紧凑。

Feb, 2019

本文基于 Neu et al. (2021) 的最新研究，在信息论方面提出了用于衡量机器学习模型的泛化误差的新上界。 通过应用这些上界，分析了线性和 ReLU 网络的泛化行为，并得出了关于 SGD 训练的洞见以及一种新的简单的正则化方案。实验结果表明此正则方案的表现与当前最先进的方案相媲美。

Oct, 2021