Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > stat > arXiv:2506.01143

帮助 | 高级搜索

统计学 > 机器学习

arXiv:2506.01143 (stat)
[提交于 2025年6月1日 ]

标题: 具有过参数化线性神经网络的线性回归:隐式$\ell^1$-正则化的紧上界和下界

标题: Linear regression with overparameterized linear neural networks: Tight upper and lower bounds for implicit $\ell^1$-regularization

Authors:Hannes Matt, Dominik Stöger
摘要: 现代机器学习模型通常是在参数数量超过训练样本数量的设定下进行训练的。为了理解梯度下降在这种过参数化模型中的隐式偏差,之前的工作研究了回归设置下的对角线线性神经网络。这些研究表明,当以较小的权重初始化时,梯度下降倾向于偏好具有最小 $\ell^1$-范数的解——这种效应被称为隐式正则化。本文研究了深度为 $D\ge 2$ 的对角线线性神经网络在过参数化线性回归问题中的隐式正则化现象。我们着重分析梯度流轨迹极限点与 $\ell^1$-最小化问题解之间的逼近误差。通过推导出逼近误差的紧致上下界,我们精确描述了逼近误差如何依赖于初始化尺度 $\alpha$。 我们的结果显示了深度之间的定性差异:对于$D \ge 3$,误差随$\alpha$线性减小,而对于$D=2$,误差以速率$\alpha^{1-\varrho}$减小,其中参数$\varrho \in [0,1)$可以被显式刻画。有趣的是,这个参数与稀疏恢复文献中研究的所谓零空间性质常数密切相关。我们通过明确的例子展示了界的有效性。数值实验验证了我们的理论发现,并表明更深的网络,即$D \ge 3$,可能会导致更好的泛化能力,特别是在现实的初始化尺度下。
摘要: Modern machine learning models are often trained in a setting where the number of parameters exceeds the number of training samples. To understand the implicit bias of gradient descent in such overparameterized models, prior work has studied diagonal linear neural networks in the regression setting. These studies have shown that, when initialized with small weights, gradient descent tends to favor solutions with minimal $\ell^1$-norm - an effect known as implicit regularization. In this paper, we investigate implicit regularization in diagonal linear neural networks of depth $D\ge 2$ for overparameterized linear regression problems. We focus on analyzing the approximation error between the limit point of gradient flow trajectories and the solution to the $\ell^1$-minimization problem. By deriving tight upper and lower bounds on the approximation error, we precisely characterize how the approximation error depends on the scale of initialization $\alpha$. Our results reveal a qualitative difference between depths: for $D \ge 3$, the error decreases linearly with $\alpha$, whereas for $D=2$, it decreases at rate $\alpha^{1-\varrho}$, where the parameter $\varrho \in [0,1)$ can be explicitly characterized. Interestingly, this parameter is closely linked to so-called null space property constants studied in the sparse recovery literature. We demonstrate the asymptotic tightness of our bounds through explicit examples. Numerical experiments corroborate our theoretical findings and suggest that deeper networks, i.e., $D \ge 3$, may lead to better generalization, particularly for realistic initialization scales.
主题: 机器学习 (stat.ML) ; 信息论 (cs.IT); 机器学习 (cs.LG); 优化与控制 (math.OC)
引用方式: arXiv:2506.01143 [stat.ML]
  (或者 arXiv:2506.01143v1 [stat.ML] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.01143
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Hannes Matt [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 6 月 1 日 19:55:31 UTC (440 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
stat.ML
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-06
切换浏览方式为:
cs
cs.IT
cs.LG
math
math.IT
math.OC
stat

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号