PofoliaPofolia ile paylaşıldı

IEEE Transactions on Signal Processing· 2024Q1

Derin ReLU Sinir Ağları için Yığın Normalizasyonunun Merkezileştirme ve Birimleştirme Üzerine

On Centralization and Unitization of Batch Normalization for Deep ReLU Neural Networks

Wen Fei, Wenrui Dai, Chenglin Li, Junni Zou ve diğerleri

Kısa özet

Ağırlık merkezileştirme (ağırlıklardan ortalamaları çıkarma) ve uyarlanabilir bir kayıp fonksiyonunun birleşimi, derin ReLU ağlarında Yığın Normalizasyonunun özellik ayrıştırmasını ve doğrusal yakınsama oranlarını bellek tüketimini azaltarak eşleştirmektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Yığın Normalizasyonundaki (BN) özellik merkezileştirme, özellik korelasyonlarını stabilize eder, özellikleri ayrıştırır ve derin ReLU ağlarında yakınsamayı hızlandırır.
  • Ağırlık merkezileştirme (ağırlıklardan ortalamaların çıkarılması), özellik ayrıştırmasında BN'ye eşdeğerdir ve aynı doğrusal yakınsama oranını elde eder.
  • BN'deki özellik birimleştirme, özellik normlarına ters orantılı dinamik öğrenme oranlarına izin verir.
  • Özellik birimleştirmesini taklit etmek için uyarlanabilir bir kayıp fonksiyonu önerilmiştir.
  • Ağırlık merkezileştirme ve uyarlanabilir kayıp fonksiyonunun birleşimi, karşılaştırılabilir doğruluk ve azaltılmış bellek tüketimi ile verimli bir BN alternatifi sunar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Batch normalization (BN) enhances the training of deep ReLU neural network with a composition of mean centering (centralization) and variance scaling (unitization). Despite the success of BN, there lacks a theoretical explanation to elaborate the effects of BN on training dynamics and guide the design of normalization methods. In this paper, we elucidate the effects of centralization and unitization on training deep ReLU neural networks for BN. We first reveal that feature centralization in BN stabilizes the correlation coefficients of features in unnormalized ReLU neural networks to achieve feature decorrelation and accelerate convergence in training. We demonstrate that weight centralization that subtracts means from weight parameters is equivalent to BN in feature decorrelation and achieves the same linear convergence rate in training. Subsequently, we show that feature unitization in BN enables dynamic learning rate that inversely varies with the norm of features for training and propose an adaptive loss function to emulate feature unitization. Furthermore, we exemplify the theoretical results to develop an efficient alternative to BN using a simple combination of weight centralization and the proposed adaptive loss function. Extensive experiments show that the proposed method achieves comparable classification accuracy and evidently reduces memory consumption in comparison to BN, and outperforms normalization-free methods in image classification. We further extend the weight centralization to enable small-batch training for object detection networks.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. IEEE Transactions on Signal Processing, 2024 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

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 et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Bilgisayarlı Görü ve Örüntü Tanıma

Computer Vision and Pattern RecognitionComputer Science