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Enregistrement W4285241469 · doi:10.1109/tai.2022.3177394

Nonoverlapping Feature Projection Convolutional Neural Network With Differentiable Loss Function

2022· article· en· W4285241469 sur OpenAlexaff
Mohamed H. Abdelpakey, Mohamed Shehata

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Artificial Intelligence · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAdvanced Neural Network Applications
Établissements canadiensUniversity of British Columbia, Okanagan CampusUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFeature (linguistics)Differentiable functionConvolution (computer science)Computer sciencePattern recognition (psychology)PixelArtificial intelligenceFeature vectorConvolutional neural networkProjection (relational algebra)Separable spaceAlgorithmFunction (biology)MathematicsArtificial neural networkMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We propose NullSpaceNet, a novel network that maps from the pixel-level image to a joint-nullspace, as opposed to the traditional feature space. The features in the proposed learned joint-nullspace have clearer interpretation and are more separable. NullSpaceNet ensures that all input images that belong to the same class are collapsed into one point in this new joint-nullspace, and the input images of different classes are collapsed into different points with high separation margins. Moreover, a novel differentiable loss function is proposed that has a closed-form solution with no free parameters. NullSpaceNet architecture consists of two components; 1) a feature extractor backbone (i.e., the convolution and pooling layers), which is used to extract features from the input, and 2) a nullspace layer, which maps from the pixel-level image to the joint-nullspace. This novel architecture and formulation results in a significant reduction in the number of learnable parameters in the network. NullSpaceNet is architecture-agnostic, which means it can use any feature extractor as a backbone in its first component. NullSpaceNet exhibits superior performance when tested over four different datasets against VGG16, MobileNet-224, and MNASNET1-0. In general, NullSpaceNet needs only$\text{1}\hbox{--}\hbox{30}\%$of the time it takes a traditional CNN to classify a batch of images, and with better accuracy of up to$+2.57\%$.Impact Statement–Convolutional neural networks (CNNs) have achieved excellent performance in most computer vision tasks. However, the current formulation of CNN lacks a clear interpretation of the learned features in the feature space. Moreover, most learnable parameters are located in the classifier component (i.e., the fully connected layers), which require extensive computations during training and inference. We propose a novel feature space called NullSpaceNet. We provide theoretical and experimental evidence in NullSpaceNet that the learned nullspace features are more discriminative than the feature space. Moreover, the new formulation significantly decreases the number of parameters up to 86% and with better accuracy by up to$+2.57\%$. NullspaceNet sets a new line of architecture formulation research by improving the performance while decreasing the number of learnable parameters. Computer vision and deep learning communities will benefit from NullSpaceNet formulation, as it is architecture-agnostic.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,031
Tête enseignante GPT0,255
Écart entre enseignants0,224 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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