LeCun新作:神经网络在实践中的灵活性到底有多大?

简介: 【7月更文挑战第23天】论文探究神经网络实践灵活性,由Ravid Shwartz-Ziv等与Yann LeCun合作。挑战理论极限,实验证明网络灵活性受限于优化器与正则化,仅达局部最优,尤其CNN在参数效率上超越MLP与ViT。SGD展现高于全批量梯度下降的灵活性。研究局限在于聚焦图像分类与表格数据,未覆盖NLP或RL领域。[论文](https://arxiv.org/pdf/2406.11463)揭示实践中的神经网络并非如理论上全能。

本文将探讨由纽约大学的Ravid Shwartz-Ziv、Micah Goldblum、Arpit Bansal、C. Bayan Bruss、Yann LeCun和Andrew Gordon Wilson共同撰写的一篇论文,该论文主要研究了神经网络在实践中的灵活性。

神经网络因其强大的功能而被广泛应用于机器学习领域。然而,神经网络在实践中的灵活性究竟有多大,仍然是一个备受争议的话题。一些人认为,神经网络的灵活性非常高,可以适应各种不同的任务和数据集。然而,另一些人则认为,神经网络的灵活性是有限的,受到其架构、优化器和正则化器等因素的限制。

这篇论文的作者通过实验研究了神经网络在实践中的灵活性。他们发现,神经网络在实践中的灵活性并没有理论上那么高。虽然神经网络在理论上可以逼近任意函数,但在实践中,由于优化器和正则化器等因素的限制,神经网络只能找到一些局部最优解,而这些解的灵活性是有限的。

具体来说,作者发现,标准优化器通常只能找到一些局部最优解,而这些解只能使模型适应训练集中的少量样本。此外,卷积神经网络(CNN)在参数效率方面比多层感知机(MLP)和视觉Transformer(ViT)更高,即使对于随机标记的数据也是如此。这表明,CNN的灵活性不仅仅来自于其更好的泛化能力。

此外,作者还发现,随机梯度下降(SGD)在实践中的灵活性比全批量梯度下降更高。虽然SGD通常被认为是一种正则化技术,可以提高模型的泛化能力,但作者发现,SGD实际上可以找到一些局部最优解,而这些解可以适应更多的训练数据。

总的来说,这篇论文的结果表明,神经网络在实践中的灵活性是有限的,受到优化器、正则化器和架构等因素的限制。虽然神经网络在理论上可以逼近任意函数,但在实践中,我们只能找到一些局部最优解,而这些解的灵活性是有限的。

然而,这篇论文也存在一些局限性。首先,作者只研究了神经网络在图像分类和表格数据上的表现,而没有研究其他领域,如自然语言处理或强化学习。其次,作者只研究了神经网络在特定数据集上的表现,而没有研究神经网络在其他数据集上的表现。最后,作者只研究了神经网络在特定优化器和正则化器下的表现,而没有研究其他优化器和正则化器的影响。

论文地址:https://arxiv.org/pdf/2406.11463

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