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Scalar-Order Theories of Deep Kernel Adaptation

Projektbeschreibung

Mit Deep-Kern-Anpassung Leistungsfähigkeit des Deep Learnings aufklären

Der Wissenschaft mangelt es gegenwärtig an einem ausreichenden Verständnis der Grenzen des Lernens, die durch die Größe der Datensätze und die Netzwerkbreite gesetzt werden. Angesichts der raschen Zunahme realer Datensätze ist dieser Fakt im Zusammenhang mit der klassischen Lerngrenze in der statistischen Physik von kritischer Bedeutung. Das Ziel des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts SOTA besteht darin, zu zeigen, dass die Ausgabe eines Netzwerks durch ein Ähnlichkeitsmaß zwischen Datenpunkten (einem effektiven Kern) vorhergesagt werden kann, das eine niedrigdimensionale Anpassung an den Datensatz aufweist. Mithilfe der Vereinigung von „trägem“ Lernen (Lazy Learning; Berechnung wird bis zur Vorhersage verzögert) mit „bereicherndem“ Lernen (aktive gewichtete Aktualisierungen zur Merkmalsextraktion) wird das Team von SOTA daran arbeiten, eine mechanistische Erklärung zu entwickeln, und dabei auch Korrekturen analysieren, die für die klassische Grenze zwar unerheblich, für größere Datensätze jedoch von hoher Relevanz sind.

Ziel

The AI revolution is under way, yet we still lack a thermodynamic understanding of deep learning, that is explaining what a network can learn in the limit of large dataset and large network width.

The central proposal of SOTA is that, the output of a deep network on real data can be predicted by an effective kernel - a similarity measure between data points - that shows simple low-dimensional adaptation to the dataset. This reconnects two regimes often seen as completely different: “lazy” learning (where a fixed kernel predictor explains outputs) and “rich” learning (where network features are plastic and little understood).

Indeed, SOTA argues that rich learning in fully-connected networks effectively reduces predictor variance, while almost no adaptation of the mean predictor is predicted and observed. Convolutional networks instead show local adaptations of the kernel that also change the mean predictor.

This is where the number of data samples is proportional to width, the classical limit in statistical physics of learning. Due to the abundance (or augmentation) of data in recent deep learning practice, also the quadratic sample-width limit will need to be investigated.

Based on these consequential observations, a three-pronged investigation is proposed:

- Comparison of predictions to large-scale Monte-Carlo experiments on real data.

- Mechanistic explanation through a proposed mechanism of auto-ensembling.

- Analysis of corrections to the effective action that are sub-leading in the proportional limit, but become relevant when data is more abundant.

SOTA disrupts widely held assumptions about rich learning, and makes major progress on a long-standing challenge: Explaining the performance of deep, nonlinear networks in the feature learning regime, on real data, through a simple, effective theory.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PARMA
Netto-EU-Beitrag
€ 193 643,28
Adresse
VIA UNIVERSITA' 12
43121 PARMA
Italien
Region
Nord-Est Emilia-Romagna Parma
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten