本文研究 dropout 神经网络的逼近性质,指出通用逼近定理本身无法刻画获得精确随机实现所需的网络规模。作者以 ReLU 网络逼近 Sobolev 空间单位球,其中每条边以概率 p 独立保留,误差在输入域上一致度量,并以至少 1−δ 的概率对单个采样网络成立。主要结果为:构造出常数深度、规模为 Õ(p⁻⁹ε^(−max{d/n,2})log(1/δ)) 的网络;同时利用 Sobolev 容量给出存活边数的下界,并证明逼近固定仿射函数时输出层需付出约 ((1−p)/p)ε⁻²log(1/δ) 的代价。在固定 p 与 δ 下,上下界在精度指数上匹配,并在 d≤2n 时置信度也匹配至对数因子。该工作首次为 dropout 网络建立了带置信度的 Sobolev 型逼近速率,明确了网络规模、保留概率与精度、置信度之间的定量权衡,并将下界推广至 W^{n,r} 目标与 L^s 误差。最优保留依赖与对数因子仍待解决。
| Dropout 神经网络 | 一种在训练过程中随机丢弃神经元或连接以防止过拟合的神经网络。 |
| Sobolev 空间 $W^{n,\infty}$ | 由具有直到 n 阶弱导数且这些导数本质有界的函数组成的函数空间。 |
| ReLU 网络 | 使用修正线性单元(ReLU)作为激活函数的前馈神经网络。 |
| Sobolev 容量 | 一种衡量函数空间复杂度的容量概念,常用于推导逼近下界。 |
| 多尺度泰勒分解 | 一种将函数在不同尺度上展开为泰勒级数的方法,用于构造逼近网络。 |
📱 每天一份 AI 前沿日报
关注公众号,每天 09:00 推送 · 不错过任何重磅