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有界容量类组合中加性噪声的益处

机器学习 2022-06-16 v1 机器学习

摘要

我们观察到,给定两个(兼容的)函数类 F\mathcal{F}H\mathcal{H},若其一致覆盖数所度量的容量较小,则复合类 HF\mathcal{H} \circ \mathcal{F} 的容量可能变得过大甚至无界。接着我们证明,在将 F\mathcal{F} 的输出与 H\mathcal{H} 复合之前,向其添加少量高斯噪声可有效控制 HF\mathcal{H} \circ \mathcal{F} 的容量,从而为模块化设计提供一种通用方案。为证明我们的结果,我们定义了关于全变差和 Wasserstein 距离的随机函数一致覆盖数的新概念。我们将结果具体应用于多层 sigmoid 神经网络的情形。在 MNIST 数据集上的初步实验结果表明,相较于现有一致界所需的改进,所需噪声在数值上可忽略不计(即逐元素独立同分布高斯噪声,标准差为 1024010^{-240})。源代码见 https://github.com/fathollahpour/composition_noise。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.07199,
  title  = {Benefits of Additive Noise in Composing Classes with Bounded Capacity},
  author = {Alireza Fathollah Pour and Hassan Ashtiani},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07199},
  year   = {2022}
}