論文の概要: Model-agnostic Measure of Generalization Difficulty

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.01034v1
• Date: Mon, 1 May 2023 18:48:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 16:19:59.858785
• Title: Model-agnostic Measure of Generalization Difficulty
• Title（参考訳）: 一般化困難度のモデル非依存測定
• Authors: Akhilan Boopathy, Kevin Liu, Jaedong Hwang, Shu Ge, Asaad Mohammedsaleh, Ila Fiete
• Abstract要約: 機械学習アルゴリズムの尺度は、実行可能なタスクの難しさである。 そこで本研究では,タスク固有の一般化難易度について,モデルに依存しない最初の尺度を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.183430740278161
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The measure of a machine learning algorithm is the difficulty of the tasks it can perform, and sufficiently difficult tasks are critical drivers of strong machine learning models. However, quantifying the generalization difficulty of machine learning benchmarks has remained challenging. We propose what is to our knowledge the first model-agnostic measure of the inherent generalization difficulty of tasks. Our inductive bias complexity measure quantifies the total information required to generalize well on a task minus the information provided by the data. It does so by measuring the fractional volume occupied by hypotheses that generalize on a task given that they fit the training data. It scales exponentially with the intrinsic dimensionality of the space over which the model must generalize but only polynomially in resolution per dimension, showing that tasks which require generalizing over many dimensions are drastically more difficult than tasks involving more detail in fewer dimensions. Our measure can be applied to compute and compare supervised learning, reinforcement learning and meta-learning generalization difficulties against each other. We show that applied empirically, it formally quantifies intuitively expected trends, e.g. that in terms of required inductive bias, MNIST < CIFAR10 < Imagenet and fully observable Markov decision processes (MDPs) < partially observable MDPs. Further, we show that classification of complex images $<$ few-shot meta-learning with simple images. Our measure provides a quantitative metric to guide the construction of more complex tasks requiring greater inductive bias, and thereby encourages the development of more sophisticated architectures and learning algorithms with more powerful generalization capabilities.
• Abstract（参考訳）: 機械学習アルゴリズムの尺度は、実行可能なタスクの難しさであり、十分に困難なタスクは、強力な機械学習モデルの重要なドライバである。 しかし、機械学習ベンチマークの一般化の難しさの定量化は依然として困難である。 本稿では,タスクの一般化難易度に関するモデルに依存しない最初の尺度を提案する。 我々の帰納的バイアス複雑性尺度は、そのデータが提供する情報を除くタスクでうまく一般化するために必要な総情報を定量化する。 これは、トレーニングデータに適合するタスクを一般化する仮説によって占有される分数体積を測定することによって行われる。 モデルが一般化しなければならない空間の固有次元と指数関数的にスケールするが、その次元ごとの分解能は多項式のみであり、多くの次元を一般化する必要のあるタスクはより少ない次元でより詳細を必要とするタスクよりも劇的に困難であることを示している。 本手法は,教師付き学習,強化学習,メタラーニング一般化の難しさの計算と比較に応用できる。 実験により,MNIST < CIFAR10 < Imagenet と完全可観測マルコフ決定過程 (MDPs) < 部分的に観測可能な MDP を用いて,直感的に予測される傾向を正式に定量化することを示した。 さらに,複雑な画像の分類には,単純な画像を用いた数ショットメタラーニングが用いられる。 我々の測度は、より複雑なタスクの構築を誘導し、より強力な一般化能力を持つより洗練されたアーキテクチャや学習アルゴリズムの開発を促進するための定量的な指標を提供する。

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