Nov, 2023
利用代数拓扑描述神经网络嵌入空间的演化
On Characterizing the Evolution of Embedding Space of Neural Networks using Algebraic Topology
Suryaka Suresh, Bishshoy Das, Vinayak Abrol, Sumantra Dutta Roy
TL;DR通过 Betti 数我们研究了在经过深度神经网络的各个层时，特征嵌入空间的拓扑结构如何变化。我们使用了拓扑同调理论中的方格同调进行了扩展分析，使用了各种流行的深度架构和真实图像数据集。我们证明随着深度的增加，一个拓扑上复杂的数据集会被转换成一个简单的数据集，Betti 数会取得最低可能的值。拓扑复杂度的衰减速率可以量化架构选择对泛化能力的影响。此外，我们从表示学习的角度强调了几种不变性，例如 (1) 相似数据集上的体系结构、(2) 深度可变的嵌入空间、(3) 嵌入空间与输入分辨率 / 大小以及 (4) 数据子采样。为了进一步证明网络的表达能力与泛化能力之间的联系，我们考虑了下游分类任务 (迁移学习) 中预训练模型的排序任务。与现有方法相比，所提出的度量方法与通过微调预训练模型实际可达到的准确性具有更好的相关性。