SIAM Journal on Scientific Computing· 2026Q1
Derin Sinir Ağı Mimarisi Adaptasyonu İçin Topolojik Türev Yaklaşımı
Topological Derivative Approach for Deep Neural Network Architecture Adaptation
- 3atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Yeni bir algoritma, eğitim sırasında derin sinir ağı mimarisini uyarlamak için bir şekil fonksiyonelinin topolojik türevini kullanır, böylece optimum katman ekleme noktalarını ve başlangıç değerlerini belirler.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Eğitim sırasında sinir ağı mimarisinin derinliğini uyarlamak için yeni bir algoritma sunar.
- Mimarinin uyarlanmasını yönlendirmek için bir "şekil fonksiyoneli" ve onun topolojik türevini kullanır.
- Topoloji optimizasyonunu optimal kontrol teorisi ile ilişkilendirerek, topolojik türevin kapalı form ifadesini türetir.
- Optimumluk koşulu, yeni katman ekleme noktalarını ve başlangıç değerlerini belirlemek için bir özdeğer problemine yol açar.
- Çeşitli ağ türleri ve görevlerde temel ve diğer stratejilere göre üstün performans gösterir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Abstract. This work presents a novel algorithm for progressively adapting neural network architecture along the depth. In particular, we attempt to address the following questions in a mathematically principled way: (i) Where to add a new capacity (layer) during the training process? (ii) How to initialize the new capacity? At the heart of our approach are two key ingredients: (i) the introduction of a “shape functional” to be minimized, which depends on neural network topology, and (ii) the introduction of a topological derivative of the shape functional with respect to the neural network topology. Using an optimal control viewpoint, we show that the network topological derivative exists under certain conditions, and its closed-form expression is derived. In particular, we explore, for the first time, the connection between the topological derivative from a topology optimization framework with the Hamiltonian from optimal control theory. Further, we show that the optimality condition for the shape functional leads to an eigenvalue problem for deep neural architecture adaptation. Our approach thus determines the most sensitive location along the depth where a new layer needs to be inserted during the training phase and the associated parametric initialization for the newly added layer. Numerical investigations with fully connected network, convolutional neural network, and vision transformer on various regression and classification problems demonstrate that our proposed approach can outperform an ad-hoc baseline network and other architecture adaptation strategies. Further, we also demonstrate other applications of topological derivative in fields such as transfer learning.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. SIAM Journal on Scientific Computing, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: İnşaat ve Yapı Mühendisliği
Civil and Structural EngineeringEngineering