神经网络的实际灵活性如何？

Jun, 2024

Just How Flexible are Neural Networks in Practice?

Ravid Shwartz-Ziv, Micah Goldblum, Arpit Bansal, C. Bayan Bruss, Yann LeCun...

TL;DR神经网络对数据的拟合能力的研究发现，标准优化算法找到的最小值只能适应参数比样本数量少很多的训练集，卷积网络比多层感知机和视觉注意力变换模型更有效，随机梯度下降在拟合训练集方面比全批量梯度下降更好，对于正确和错误标记样本的拟合能力差异可以预测泛化性能，ReLU 激活函数能找到更多的数据拟合最小值尽管旨在避免深层神经网络中的梯度消失和梯度爆炸。

Abstract

It is widely believed that a neural network can fit a training set containing at least as many samples as it has parameters, underpinning notions of overparameterized and underparameterized models. In practice, however, we only find solutions accessible via our training procedure, including the optimizer and regularizers, limiting flexibility. Moreover, the

neural networks overparameterized models optimizers stochastic training relu activation functions

发现论文，激发创造

ReLU 激活函数的神经网络参数化有多退化？

研究神经网络的优化问题，发现常见的损失函数在实现空间上是凸的，通过使用神经网络的近似能力来处理非凸性问题，利用 Sobolev norm 来建立一种限制的参数化空间来实现反稳定性，并证明在受限制的参数化空间内优化仍然可以学习任何可通过无限制优化学习的函数。

May, 2019

过度参数的浅层神经网络优化空间的理论洞见

研究浅层神经网络在过参数化情况下，如何使用二次激活函数进行训练并找到全局最优解，结果表明此方法适用于具有任意输入 / 输出对的任何训练数据，并可使用各种本地搜索启发式方法高效地找到全局最优解。同时，对於差分激活函数，我们也证明了梯度下降法在得到合适的初值后可以以线性速度收敛到全局最优解，它的输入来自符合高斯分布的选定属性且标记是通过种植的重量系数生成的。

Jul, 2017

神经网络中的灵敏度和泛化性：一项实证研究

本研究通过对深度学习模型的多方面度量，特别是模型对输入扰动的敏感性度量，研究了大规模的、过度参数化的神经网络与小规模的夹杂网络的复杂度与泛化之间的紧张关系，并得出结论：训练的神经网络在其训练数据范围内更加鲁棒，这种鲁棒性与泛化能力有关联，而诸如数据扩增和修正线性单元等好的泛化因素会带来更强的鲁棒性。

Feb, 2018

迈向适度的过度参数化：为训练浅层神经网络提供全局收敛保证

本文探讨了神经网络的过度参数化现象对于梯度下降收敛至全域最优解所需的程度及类型，并结合实验结果以浅层神经网络和平滑激活函数为例，证明了只需参数数量高于数据集大小的平方根时，梯度下降随机初始化即可收敛至全域最优解。

Feb, 2019

深度学习的超参数化收敛理论

通过对大规模深层神经网络的优化方法的研究，我们证明了 SGD 可以在多项式时间内发现 DNNs 训练目标上的全局极小值。

Nov, 2018

多元神经网络学习真实目标函数

通过对具有 ReLU 激活函数的一层神经网络的分析，我们发现神经网络具有良好的优化特性，其具有多样的单元没有虚假局部最小值，在满足 “扩展特征矩阵” 的最小奇异值足够大的条件下，可以使损失函数变得任意小。

Nov, 2016

重新思考泛化对于了解深度学习至关重要

该研究通过系统实验和理论构建发现，传统方法很难解释为什么大型神经网络的泛化性能良好，即使加入正则化仍然不会改变随机标记训练数据的状态，因为只要参数数量超过数据点数量，简单的两层神经网络就能实现完美的有限样本表达能力。

Nov, 2016

存在糟糕的全局最小值，并且 SGD 可以到达它们

通过研究深度神经网络的显式正则化对随机梯度下降的作用，证实显式正则化对于高参数化的神经网络成功的贡献远比随机梯度下降方法更为重要。

Jun, 2019

深且宽神经网络的损失曲面

本文研究完全连接网络的优化问题，发现在具有金字塔结构、使用平方损失函数和分析激活函数的情况下，只要网络每层隐藏单元数大于训练点数，几乎所有的局部最小值都是全局最优解。

Apr, 2017

定性描述神经网络优化问题

本文通过分析，发现现代的神经网络足以直接用随机梯度下降算法实现庞大的非线性优化任务，并且能够克服局部最优解的困难。

Dec, 2014