論文の概要: Multiscale Training of Convolutional Neural Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12739v1
• Date: Wed, 22 Jan 2025 09:13:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-23 18:44:13.974915
• Title: Multiscale Training of Convolutional Neural Networks
• Title（参考訳）: 畳み込みニューラルネットワークのマルチスケール学習
• Authors: Niloufar Zakariaei, Shadab Ahamed, Eldad Haber, Moshe Eliasof,
• Abstract要約: メッシュフリー畳み込み(MFC)は入力スケールとは独立であり、従来の畳み込みカーネルの落とし穴を避ける。 理論上, MFCは, 実際の性能を犠牲にすることなく, 実質的な計算スピードアップを実現することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.805997961535213
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Convolutional Neural Networks (CNNs) are the backbone of many deep learning methods, but optimizing them remains computationally expensive. To address this, we explore multiscale training frameworks and mathematically identify key challenges, particularly when dealing with noisy inputs. Our analysis reveals that in the presence of noise, the gradient of standard CNNs in multiscale training may fail to converge as the mesh-size approaches to , undermining the optimization process. This insight drives the development of Mesh-Free Convolutions (MFCs), which are independent of input scale and avoid the pitfalls of traditional convolution kernels. We demonstrate that MFCs, with their robust gradient behavior, ensure convergence even with noisy inputs, enabling more efficient neural network optimization in multiscale settings. To validate the generality and effectiveness of our multiscale training approach, we show that (i) MFCs can theoretically deliver substantial computational speedups without sacrificing performance in practice, and (ii) standard convolutions benefit from our multiscale training framework in practice.
• Abstract（参考訳）: 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は多くのディープラーニング手法のバックボーンであるが、最適化には計算コストがかかる。 これを解決するために,マルチスケールトレーニングフレームワークを探索し,特にノイズの多い入力を扱う場合,重要な課題を数学的に識別する。 分析の結果,マルチスケールトレーニングにおける標準CNNの勾配はメッシュサイズアプローチによって収束せず,最適化プロセスが損なわれる可能性が示唆された。 この洞察は、入力スケールとは独立して従来の畳み込みカーネルの落とし穴を避けるメッシュフリー畳み込み(MFC)の開発を促進する。 我々は、MFCが頑健な勾配挙動を持ち、ノイズの多い入力でも収束を保証し、マルチスケール環境でより効率的なニューラルネットワーク最適化を可能にすることを実証した。 マルチスケール・トレーニング・アプローチの汎用性と有効性を検証するために,本稿では,その有効性を示す。 (i)MFCは、実際の性能を犠牲にすることなく、理論的に実質的な計算スピードアップを実現することができ、 (ii) 標準の畳み込みは、実践的なマルチスケールトレーニングフレームワークの恩恵を受けます。

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