論文の概要: On the Influence of Enforcing Model Identifiability on Learning dynamics
of Gaussian Mixture Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.08598v1
- Date: Fri, 17 Jun 2022 07:50:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2022-06-20 12:55:22.374920
- Title: On the Influence of Enforcing Model Identifiability on Learning dynamics
of Gaussian Mixture Models
- Title（参考訳）: モデル同定性がガウス混合モデルの学習ダイナミクスに及ぼす影響について
- Authors: Pascal Mattia Esser, Frank Nielsen
- Abstract要約: 特異モデルからサブモデルを抽出する手法を提案する。
本手法はトレーニング中のモデルの識別性を強制する。
この手法がディープニューラルネットワークのようなより複雑なモデルにどのように適用できるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.759688428864159
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A common way to learn and analyze statistical models is to consider
operations in the model parameter space. But what happens if we optimize in the
parameter space and there is no one-to-one mapping between the parameter space
and the underlying statistical model space? Such cases frequently occur for
hierarchical models which include statistical mixtures or stochastic neural
networks, and these models are said to be singular. Singular models reveal
several important and well-studied problems in machine learning like the
decrease in convergence speed of learning trajectories due to attractor
behaviors. In this work, we propose a relative reparameterization technique of
the parameter space, which yields a general method for extracting regular
submodels from singular models. Our method enforces model identifiability
during training and we study the learning dynamics for gradient descent and
expectation maximization for Gaussian Mixture Models (GMMs) under relative
parameterization, showing faster experimental convergence and a improved
manifold shape of the dynamics around the singularity. Extending the analysis
beyond GMMs, we furthermore analyze the Fisher information matrix under
relative reparameterization and its influence on the generalization error, and
show how the method can be applied to more complex models like deep neural
networks.
- Abstract（参考訳）: 統計モデルを学習し分析する一般的な方法は、モデルパラメータ空間での操作を考えることである。
しかし、パラメータ空間を最適化し、パラメータ空間と基礎となる統計モデル空間の間に1対1のマッピングがなければどうなるだろうか?
このようなケースは統計混合や確率的ニューラルネットワークを含む階層モデルに対してしばしば起こり、これらのモデルは特異であると言われている。
特異モデルは、アトラクタ行動による学習軌跡の収束速度の低下のような機械学習において、いくつかの重要かつよく研究された問題を明らかにする。
本研究では,パラメータ空間の相対的再パラメータ化手法を提案し,特異モデルから正規部分モデルを抽出する一般手法を提案する。
本手法は,学習中のモデル同定性を強制し,相対パラメータ化下でのガウス混合モデル(gmms)の勾配降下と期待最大化の学習ダイナミクスを検証し,実験収束の高速化と特異点周辺の力学の多様体形状の改善を示した。
さらに,本手法をgmmsを超えて拡張し,比較的再パラメータ化されたfisher情報行列と一般化誤差の影響を解析し,深層ニューラルネットワークなどのより複雑なモデルに適用できることを示す。
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