論文の概要: Uniform Memory Retrieval with Larger Capacity for Modern Hopfield Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.03827v2
- Date: Wed, 12 Jun 2024 18:57:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-14 23:16:04.465076
- Title: Uniform Memory Retrieval with Larger Capacity for Modern Hopfield Models
- Title（参考訳）: 近代ホップフィールドモデルのための容量を大きくした均一メモリ検索
- Authors: Dennis Wu, Jerry Yao-Chieh Hu, Teng-Yun Hsiao, Han Liu,
- Abstract要約: 本稿では,現代のホップフィールドモデルに対する2段階のメモリ検索ダイナミクスを提案する。
主な貢献は学習可能な特徴写像 $Phi$ であり、ホップフィールドエネルギー関数をカーネル空間に変換する。
記憶されたメモリパターンを学習データとして利用し、現代のホップフィールドモデル全体のメモリ容量を向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.929540708452128
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We propose a two-stage memory retrieval dynamics for modern Hopfield models, termed $\mathtt{U\text{-}Hop}$, with enhanced memory capacity. Our key contribution is a learnable feature map $\Phi$ which transforms the Hopfield energy function into kernel space. This transformation ensures convergence between the local minima of energy and the fixed points of retrieval dynamics within the kernel space. Consequently, the kernel norm induced by $\Phi$ serves as a novel similarity measure. It utilizes the stored memory patterns as learning data to enhance memory capacity across all modern Hopfield models. Specifically, we accomplish this by constructing a separation loss $\mathcal{L}_\Phi$ that separates the local minima of kernelized energy by separating stored memory patterns in kernel space. Methodologically, $\mathtt{U\text{-}Hop}$ memory retrieval process consists of: (Stage I) minimizing separation loss for a more uniform memory (local minimum) distribution, followed by (Stage II) standard Hopfield energy minimization for memory retrieval. This results in a significant reduction of possible metastable states in the Hopfield energy function, thus enhancing memory capacity by preventing memory confusion. Empirically, with real-world datasets, we demonstrate that $\mathtt{U\text{-}Hop}$ outperforms all existing modern Hopfield models and state-of-the-art similarity measures, achieving substantial improvements in both associative memory retrieval and deep learning tasks. Code is available at https://github.com/MAGICS-LAB/UHop ; future updates are on arXiv:2404.03827
- Abstract（参考訳）: 本稿では,最近のホップフィールドモデルに対して,メモリ容量を拡張した2段階のメモリ検索ダイナミックス($\mathtt{U\text{-}Hop}$)を提案する。
私たちの重要な貢献は、ホップフィールドエネルギー関数をカーネル空間に変換する学習可能な特徴写像$\Phi$である。
この変換により、エネルギーの局所最小値とカーネル空間内の検索力学の固定点との収束が保証される。
したがって、$\Phi$によって誘導されるカーネルノルムは、新しい類似度尺度として機能する。
記憶されたメモリパターンを学習データとして利用し、現代のホップフィールドモデル全体のメモリ容量を向上させる。
具体的には、カーネル空間に記憶されたメモリパターンを分離することにより、カーネル化されたエネルギーの局所的なミニマを分離する分離損失$\mathcal{L}_\Phi$を構築する。
方法論的には、$\mathtt{U\text{-}Hop}$ メモリ検索プロセスは: (Stage I) より均一なメモリ(ローカル最小限)分布の分離損失を最小限にし、次いで(Stage II) メモリ検索のための標準ホップフィールドエネルギー最小化を行う。
これによりホップフィールドエネルギー関数の準安定状態が大幅に減少し、メモリ混乱を防止してメモリ容量が増大する。
実世界のデータセットを用いて、$\mathtt{U\text{-}Hop}$は、既存のホップフィールドモデルと最先端の類似性尺度を全て上回り、連想記憶検索とディープラーニングタスクの両方で大幅に改善されていることを実証した。
コードはhttps://github.com/MAGICS-LAB/UHop で公開されている。
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