論文の概要: A Commutator Framework for Selective Spectral Alignment in Deep Neural Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.22910v1
- Date: Mon, 24 Aug 2026 07:42:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-25 13:29:43.954273
- Title: A Commutator Framework for Selective Spectral Alignment in Deep Neural Networks
- Title(参考訳): ディープニューラルネットワークにおける選択スペクトルアライメントのためのコミュテータフレームワーク
- Abstract要約: 学習した特徴量がどのように組織化され、輸送され、選択的に深層ニューラルネットワークに整列されるかを記述する、有限幅の幾何学的枠組みを開発する。
重み付き共分散、ゲート、後方感度の不適合性は、通勤者の3つのファミリーによって定量化される。
我々は、スペクトルギャップ、プロジェクター進化、安定化推定を確立し、明示的な幾何学的誤差境界あるいは本質的な減衰仮定の下で崩壊する条件付きリアプノフの原理を定式化する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop a finite-width geometric framework describing how learned feature geometries are organized, transported, and selectively aligned in deep neural networks. Incompatibility among weight-generated covariance, gates, and backward sensitivities is quantified through three families of commutators: between gates and covariance, between sensitivities and covariance, and between average gradient outer products (AGOPs) and neural feature matrices (NFMs). An exact layerwise identity decomposes the sensitivity-covariance commutator into four sources: downstream transport, adjacent-layer imbalance, pointwise sensitivity fluctuations, and nonlinear gate-covariance interactions. The AGOP-NFM commutator is a singular-value-weighted transport of the internal commutator, explaining why observed feature-side alignment alone does not determine the internal geometry from which it emerges. Buffered localized energies resolve mixing between separated covariance subspaces. We establish spectral-gap, projector-evolution, and stabilization estimates, and formulate conditional Lyapunov principles that yield decay under explicit geometric error-bound or intrinsic-damping assumptions. These criteria do not follow from gradient flow alone and clarify why risk reduction need not imply commutator collapse. Analytic examples and numerical experiments exhibit factorization of spectral and activation geometry, transient growth, and cancellation among nonzero sources. In tested finite-time regimes, cancellation dominated by a negative transport-imbalance interaction persists across depths, widths, and two regression benchmarks. Spectral alignment therefore appears as a layer- and scale-dependent compatibility phenomenon governed by transport, interaction, cancellation, and possible damping, rather than a universal consequence of training.
- Abstract(参考訳): 学習した特徴量がどのように組織化され、輸送され、選択的に深層ニューラルネットワークに整列されるかを記述する、有限幅の幾何学的枠組みを開発する。
重み付き共分散, ゲート, 後方感度の不適合性は, ゲートと共分散, 感度と共分散, 平均勾配外積 (AGOPs) とニューラル特徴行列 (NFMs) の3種類のコンピュテーターによって定量される。
正確な層単位は、感度共分散可換器を下流輸送、隣接層不均衡、点方向の感度変動、非線形ゲート-共分散相互作用の4つの源に分解する。
AGOP-NFM 可換器は内部可換器の特異値重み付き輸送であり、なぜ観測された特徴側アライメントだけでそれが現れる内部幾何学を決定できないのかを説明する。
バッファ化された局所化エネルギーは分離された共分散部分空間間の混合を解消する。
我々は、スペクトルギャップ、プロジェクター進化、安定化推定を確立し、明示的な幾何学的誤差境界あるいは本質的な減衰仮定の下で崩壊する条件付きリアプノフの原理を定式化する。
これらの基準は勾配流のみに従わず、なぜリスク低減が通勤者崩壊を示唆しないのかを明らかにする。
分析例と数値実験は、スペクトルおよび活性化幾何学の分解、過渡的な成長、非ゼロ源間のキャンセルを示す。
試験された有限時間体制では、負の輸送-不均衡相互作用に支配されるキャンセルは深さ、幅、および2つの回帰ベンチマークにわたって持続する。
したがって、スペクトルアライメントは、訓練の普遍的な結果ではなく、輸送、相互作用、キャンセル、および可能な減衰によって支配される層およびスケール依存の互換性現象として現れる。
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