論文の概要: Optimal Neural Network Approximation via Empirical Least Squares with Deterministic Samples
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06687v1
- Date: Fri, 07 Aug 2026 01:22:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.322469
- Title: Optimal Neural Network Approximation via Empirical Least Squares with Deterministic Samples
- Title(参考訳): 決定論的サンプルを用いた経験的最小二乗による最適ニューラルネットワーク近似
- Abstract要約: 線形化されたReLU$k$ニューラルネットワークを用いた楕円型スペクトル方程式の離散最小二乗近似の理論を考案する。
我々は、対数係数と任意に小さな滑らかさ損失まで、高い確率の残差推定値を確立する。
重要な解析的要素は、線形化されたReLU$k$ネットワーク空間に対するベルンシュタインの不等式である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.864201093845001
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop a rigorous theory of discrete residual least-squares approximation for elliptic spectral equations $\mathfrak L_βu=f$ using linearized ReLU$^k$ neural networks on the sphere, where $\mathfrak L_β$ is a positive elliptic spectral multiplier of order $β$. Given a parameter set $Θ_n=\{θ_{j}^*\}_{j=1}^n\subset\mathbb S^d$, we approximate $u$ in the linearized network space $L_n^k(Θ_n)$ by the discrete residual on the collocation points $\{η_i^*\}_{i=1}^m$ \begin{equation*} u_{n,m}\in\arg\min_{v_n\in L_n^k(Θ_n)}\frac1m\sum_{i=1}^m\left(f(η_i^*)-\mathfrak L_βv_n(η_i^*)\right)^2. \end{equation*} With $k>\frac{d-1}{2}+β$, for antipodally quasi-uniform network parameter sets and any quasi-uniform collocation points with $m\gtrsim n$, we prove that \begin{equation*} \|u-u_{n,m}\|_{\mathcal H^β(\mathbb S^d)}\eqsim\|f-\mathfrak L_βu_{n,m}\|_{\mathcal L^2(\mathbb S^d)}\lesssim n^{-\frac{r}{d}} \begin{cases} \|f\|_{\mathcal W^{r,p}(\mathbb S^d)},&\frac{d}{p}<r\leq \frac{d}{2},~p>2,\\ \|f\|_{\mathcal H^r(\mathbb S^d)},&r>\frac{d}{2}. \end{cases} \end{equation*} We also establish a high-probability residual estimate, up to a logarithmic factor and an arbitrarily small smoothness loss, for i.i.d.\ uniformly distributed collocation points. The key analytical ingredient is a Bernstein inequality for linearized ReLU$^k$ network spaces. If $\underline h$ denotes the antipodal separation distance of the network parameters, then \begin{equation*} \|v_n\|_{\mathcal H^r(\mathbb S^d)}\lesssim\underline h^{-(r-s)}\|v_n\|_{\mathcal H^s(\mathbb S^d)},\qquad 0\leq s<r<k+\tfrac12. \end{equation*}
- Abstract(参考訳): 楕円型スペクトル方程式に対する離散最小二乗近似の厳密な理論を、線形化されたReLU$^k$ニューラルネットワークを用いて展開し、ここでは、$\mathfrak L_β$は階数$β$の正楕円型スペクトル乗算器である。
線型化されたネットワーク空間において、パラメータ集合 $\_n=\{θ_{j}^*\}_{j=1}^n\subset\mathbb S^d$ が与えられたとき、$u$ を共役点 $\{η_i^*\}_{i=1}^m$ \begin{equation*} u_{n,m}\in\arg\min_{v_n\in L_n^k(\_n)}\frac1m\sum_{i=1}^m\left(f(η_i^*)-\mathfrak Lβv_n(η_i^*)-\mathfrak Lβ_n(η_i^*)\right) 上の離散残差によって近似する。
\end{equation*} $k>\frac{d-1}{2}+β$, for antipodally quasi-uniform network parameter set and any quasi-uniform collocation points with $m\gtrsim n$, we prove that \begin{equation*} \|u-u_{n,m}\|_{\mathcal H^β(\mathbb S^d)}\eqsim\|f-\mathfrak L_βu_{n,m}\|_{\mathcal L^2(\mathbb S^d)}\lesssim n^{-\frac{r}{d}} \begin{cases} \|f\|_{\mathcal W^{r,p}(\mathbb S^d)}&\frac{r}{d} \|f\|_{\mathcal W^{r,p}}\mathbb S^d} 証明する。
\end{cases} \end{equation*} 対数係数までの高確率残差推定と任意に小さな滑らかさ損失、すなわち一様分布のコロケーション点も確立する。
重要な解析的要素は、線形化されたReLU$^k$ネットワーク空間に対するベルンシュタインの不等式である。
もし$\underline h$ がネットワークパラメータの反ポッド分離距離を表すなら、 \begin{equation*} \|v_n\|_{\mathcal H^r(\mathbb S^d)}\lesssim\underline h^{-(r-s)}\|v_n\|_{\mathcal H^s(\mathbb S^d)},\qquad 0\leq s<r<k+\tfrac12 である。
\end{equation*}
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