深度學習理論
神經坍縮(neural collapse)
把一個分類器訓練到它早已達到零錯誤之後,進入所謂的末期階段,最後一層就會浮現一種驚人的幾何秩序。每一個類別中所有樣本的倒數第二層特徵,會坍縮到單一一點——該類別的平均——而這些類別平均本身又排列成最對稱的可能構型。原本雜亂的表徵雲,結晶成一副剛硬而優雅的骨架。
這個現象有四個相互耦合的性質。類內特徵變異性縮到零。各類別平均向量構成一個單純形等角緊框架,全部等長、兩兩夾角相等且最大。最後一層分類器的權重與那些平均對齊,呈現一種自對偶。而網路的決策退化為「最近類別平均」。這通常用無約束特徵模型來分析——它把最後一層特徵當作自由變數,並將單純形框架還原為最佳解。
神經坍縮為「訓練良好的分類器最終收斂到什麼」提供了一個乾淨、可量化的描述,並連結到泛化、可遷移性,以及類別不平衡之害——在那裡,這個對稱框架會被扭曲。
\langle \hat\mu_c, \hat\mu_{c'}\rangle = \frac{-1}{C-1}\quad (c\neq c')
在單純形等角緊框架中,每一對正規化後的類別平均都有相同的負餘弦 −1/(C−1),其中 C 是類別數。
又称
另见