Numerical Analysis for Convergence of a Sample-Wise Backpropagation Method for Training Stochastic Neural Networks

反向传播 趋同(经济学) 人工神经网络 随机微分方程 离散化 计算机科学 数学 解算器 数学优化 MNIST数据库 算法 水准点(测量) 应用数学 人工智能 数学分析 经济增长 经济 地理 大地测量学
作者
Richard Archibald,Feng Bao,Yanzhao Cao,Hui Sun
出处
期刊:SIAM Journal on Numerical Analysis [Society for Industrial and Applied Mathematics]
卷期号:62 (2): 593-621 被引量:3
标识
DOI:10.1137/22m1523765
摘要

.The aim of this paper is to carry out convergence analysis and algorithm implementation of a novel sample-wise backpropagation method for training a class of stochastic neural networks (SNNs). The preliminary discussion on such an SNN framework was first introduced in [Archibald et al., Discrete Contin. Dyn. Syst. Ser. S, 15 (2022), pp. 2807–2835]. The structure of the SNN is formulated as a discretization of a stochastic differential equation (SDE). A stochastic optimal control framework is introduced to model the training procedure, and a sample-wise approximation scheme for the adjoint backward SDE is applied to improve the efficiency of the stochastic optimal control solver, which is equivalent to the backpropagation for training the SNN. The convergence analysis is derived by introducing a novel joint conditional expectation for the gradient process. Under the convexity assumption, our result indicates that the number of SNN training steps should be proportional to the square of the number of layers in the convex optimization case. In the implementation of the sample-based SNN algorithm with the benchmark MNIST dataset, we adopt the convolution neural network (CNN) architecture and demonstrate that our sample-based SNN algorithm is more robust than the conventional CNN.Keywordsprobabilistic learningstochastic neural networksconvergence analysisbackward stochastic differential equationsstochastic gradient descentMSC codes65C2060H1060H30
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
原子超人完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
惔惔惔完成签到,获得积分10
3秒前
苏大壮实完成签到 ,获得积分10
4秒前
桃子完成签到 ,获得积分10
5秒前
shouyu29发布了新的文献求助10
5秒前
冬冬完成签到,获得积分10
5秒前
yhtsyy完成签到 ,获得积分10
5秒前
kellyzhang完成签到 ,获得积分10
6秒前
糊涂的涂涂完成签到,获得积分10
6秒前
wwwwwww发布了新的文献求助30
6秒前
kusicfack完成签到,获得积分10
7秒前
lt完成签到,获得积分10
7秒前
QAQSS完成签到 ,获得积分10
8秒前
David完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
kaiqiang完成签到,获得积分10
10秒前
flora完成签到,获得积分10
11秒前
佳宝完成签到,获得积分10
12秒前
xiaohardy完成签到,获得积分10
12秒前
要减肥的山灵完成签到,获得积分10
12秒前
潮哥完成签到 ,获得积分10
13秒前
文静灵阳完成签到 ,获得积分10
14秒前
邢邢完成签到,获得积分10
14秒前
龙2024完成签到,获得积分10
15秒前
闭上眼睛完成签到 ,获得积分10
16秒前
nn发布了新的文献求助10
16秒前
孔wj完成签到,获得积分10
16秒前
顾矜应助文献来来来采纳,获得10
16秒前
kulonoxilo完成签到,获得积分20
16秒前
17秒前
fei菲飞完成签到,获得积分10
18秒前
灰鸽舞完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
wxp5294完成签到,获得积分10
20秒前
只想顺利毕业的科研狗完成签到,获得积分0
21秒前
等待的谷波完成签到 ,获得积分10
21秒前
nn完成签到,获得积分10
22秒前
xiaofan完成签到,获得积分10
22秒前
DHMO完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1500
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1500
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
17α-Methyltestosterone Immersion Induces Sex Reversal in Female Mandarin Fish (Siniperca Chuatsi) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6366871
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8180672
关于积分的说明 17247159
捐赠科研通 5421639
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2868595
邀请新用户注册赠送积分活动 1845686
关于科研通互助平台的介绍 1693175