An Analysis of the Expressiveness of Deep Neural Network Architectures Based on Their Lipschitz Constants
Notice bibliographique
Résumé
Deep neural networks (DNNs) have emerged as a popular mathematical tool for function approximation due to their capability of modelling highly nonlinear functions. Their applications range from image classification and natural language processing to learning-based control. Despite their empirical successes, there is still a lack of theoretical understanding of the representative power of such deep architectures. In this work, we provide a theoretical analysis of the expressiveness of fully-connected, feedforward DNNs with 1-Lipschitz activation functions. In particular, we characterize the expressiveness of a DNN by its Lipchitz constant. By leveraging random matrix theory, we show that, given sufficiently large and randomly distributed weights, the expected upper and lower bounds of the Lipschitz constant of a DNN and hence their expressiveness increase exponentially with depth and polynomially with width, which gives rise to the benefit of the depth of DNN architectures for efficient function approximation. This observation is consistent with established results based on alternative expressiveness measures of DNNs. In contrast to most of the existing work, our analysis based on the Lipschitz properties of DNNs is applicable to a wider range of activation nonlinearities and potentially allows us to make sensible comparisons between the complexity of a DNN and the function to be approximated by the DNN. We consider this work to be a step towards understanding the expressive power of DNNs and towards designing appropriate deep architectures for practical applications such as system control.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».