深度學習理論

頻譜偏差與頻率原則(spectral bias / frequency principle)

網路學習細節是有特定順序的。訓練初期,它們先抓住目標函數平滑、寬廣、低頻的輪廓;要到後來、甚至根本不會,才去填補那些細緻、快速變動的高頻擺動。這種頻譜偏差——又稱頻率原則——意味著網路的第一直覺是先配適一個簡單平滑的近似、再逐步精修,這本身就是一種朝向平滑的隱式正則化。

其機制可透過神經正切核看清楚。把訓練動力學在核的特徵基底下分解,每個特徵分量的學習速率由它的特徵值決定,而對標準網路而言,特徵值隨頻率衰減。因此低頻分量有大的特徵值、學得快,高頻分量有極小的特徵值、學得慢。這解釋了為什麼樸素的座標網路難以表示尖銳的細節,以及為什麼把輸入先經過傅立葉特徵或位置編碼——它們提升了高頻的特徵值——就能讓網路配適精細結構。

頻譜偏差是理解「網路偏好哪一類函數」最有用的鏡頭之一,也直接催生了神經場與隱式表示中的若干設計選擇。

傅立葉特徵與位置編碼之所以有效,正是因為它們抵銷了頻譜偏差,抬高了高頻的有效 NTK 特徵值。

又称
spectral biasfrequency principle頻譜偏差頻率原則