Towards a Categorical Foundation of Deep Learning: A Survey

2024年10月07日
  • 简介
    机器学习研究的前所未有的速度带来了令人难以置信的进展,但也带来了巨大的挑战。目前,该领域缺乏强有力的理论基础,许多重要的成就源于难以在原则上证明其有效性的临时设计选择,其有效性经常无法解释。研究债务正在增加,许多论文被发现无法重现。本文是一篇调查报告,涵盖了一些最近的工作,试图从范畴论的角度研究机器学习。范畴论是抽象数学的一个分支,在数学内外的许多领域都有成功的应用。作为数学和科学的通用语言,范畴论可能能够为机器学习领域提供统一的结构。这可以解决上述一些问题。在这项工作中,我们主要关注范畴论在深度学习中的应用。具体来说,我们讨论了使用范畴光学来建模基于梯度的学习,使用范畴代数和积分变换将经典计算机科学与神经网络联系起来,使用函子链接不同的抽象层次并保持结构,以及使用字符串图表提供神经网络架构的详细表示。
  • 图表
  • 解决问题
    论文试图通过范畴论的方法解决机器学习中缺乏强理论基础、设计选择难以解释和研究债务增加等问题。
  • 关键思路
    论文主要关注将范畴论应用于深度学习中,包括使用范畴光学模拟基于梯度的学习、使用范畴代数和积分变换将经典计算机科学与神经网络联系起来、使用函子链接不同的抽象层次并保留结构,以及使用字符串图表提供神经网络架构的详细表示。
  • 其它亮点
    论文的实验设计和数据集使用并未涉及。但是,范畴论的应用为机器学习提供了一种新的理论基础,可以解决当前领域中存在的问题。此外,论文提出的方法和思路为深度学习的发展提供了新的思路和方向。
  • 相关研究
    最近的相关研究包括使用范畴论的方法来研究深度学习,如“范畴论方法在深度学习中的应用”等。
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