定量生物学 > 神经与认知
[提交于 2025年7月11日
]
标题: 临界动力学支配深度学习
标题: Critical dynamics governs deep learning
摘要: 人工智能通过更大和更深的神经网络迅速发展,但如何优化网络动态以实现性能和适应性的基本问题仍然存在。 本研究显示,深度神经网络(DNNs)在接近临界相变的状态下表现最佳,这种状态介于活跃和不活跃的动力学之间,类似于生物大脑。 结合物理学和神经科学,我们证明临界性提供了一个统一的原则,将DNNs的结构、动态和功能联系起来。 分析了超过80个最先进的模型,我们首先报告称,过去十年中准确性的提高与隐式地向更临界动力学演进同时发生。 架构和训练创新无意中引导网络向这一最佳状态发展。 其次,基于这些见解,我们开发了一种显式驱动网络达到临界性的训练方法,提高了鲁棒性和性能。 第三,我们表明人工智能中的基本问题,包括深度持续学习中性能的丧失,是由临界性的丧失引起的,而保持临界性可以恢复性能。 这项工作通过强调动态优化与规模并重,将临界性引入人工智能发展的基础框架中。 它将人工智能与物理学和生物皮层网络功能联系起来,激发了DNNs中的新颖自调制策略。 这些发现为设计高效、可适应和高性能的人工智能系统提供了理论上有根据的前进路径,灵感来源于生物神经系统的原理。
文献和引用工具
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
推荐器和搜索工具
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.