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Scalar-Order Theories of Deep Kernel Adaptation

Descripción del proyecto

La adaptación profunda del núcleo explicaría el rendimiento del aprendizaje profundo

En la actualidad, los científicos no comprenden lo suficiente cuáles son los límites del aprendizaje impuestos por el tamaño de los conjuntos de datos y la amplitud de las redes. Esto resulta fundamental en el contexto del límite clásico del aprendizaje en física estadística, dada la rápida expansión de los conjuntos de datos reales. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto SOTA pretende demostrar que el resultado de una red puede predecirse mediante una medida de similitud entre puntos de datos (un núcleo efectivo) que muestre una adaptación de baja dimensión al conjunto de datos. Al unificar el aprendizaje «perezoso» (en el que el cálculo se aplaza hasta la predicción) con el aprendizaje «rico» (en el que se actualizan activamente los pesos para extraer características), en SOTA se trabajará para desarrollar una explicación mecánica, analizando también correcciones que, si bien son irrelevantes para el límite clásico, resultan muy relevantes para los conjuntos de datos más grandes.

Objetivo

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.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PARMA
Aportación neta de la UEn
€ 193 643,28
Dirección
VIA UNIVERSITA' 12
43121 PARMA
Italia
Región
Nord-Est Emilia-Romagna Parma
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos