High-frequency Component Helps Explain the Generalization of Convolutional Neural Networks CNN泛华论文解读

本文主要是介绍High-frequency Component Helps Explain the Generalization of Convolutional Neural Networks CNN泛华论文解读,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

通常情况下,CNN表现特征和肉眼可理解的特征存在一定的出入,在CNN泛化能力上难以理解。本文以CMU 的汪浩瀚、邢波等人《High-frequency Component Helps Explain the Generalization of Convolutional Neural Network》中进行阐述。

参考  https://zhuanlan.zhihu.com/p/248068207?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=843084519077736448&utm_campaign=shareopn

stage1:一个有趣的实验(探究网络从高频信号中能学习到什么东西)

预先在CIFAR10数据集上训练模型进行如下三组测试:①原始测试集;②高频信号抽取后重建测试集;③低频信号抽取后重建测试集;

分析:低频信号重建图和原始测试集在肉眼的角度审视,区别不大。而高频信号重建图(通常认为是高频噪声)肉眼几乎不可见。从人类的角度分类,低频信号重建图和原始图预测类别相似;然而,部分测试数据中的模型预测结果恰恰相反。作者分析,在一个有限的数据集中存在着高频信息与图片所表达语义的相互关联:在一个同分布的有限数据集中可能存在着一些无法察觉的高频信号刚好与图片的语义有些关联,进而导致了这些高频信号与数据集 label 的相互关联。当模型优化去降低损失函数时,模型可能会无差别地学习数据本身的信号或者这些高频信号,而这将使得对模型泛化能力的评估出现各种难以解释的现象。这样,尽管模型可能会达到较高的准确率,但它未必真的像人类一样理解数据。

stage2:探究对抗网络与高频信号的关系

论文中对比对抗网络卷积核和普通网络卷积核的区别,可以看到,对抗网络卷积核可视化结果更为平滑。从信号处理角度分析,平滑的卷积核可以抑制高频信号。但是,手动平滑卷积核,并不能大幅增加对抗网络的鲁棒性,结论:对抗鲁棒性较好的模型卷积核更加平滑,然而卷积核更加平滑的模型对抗鲁棒性未必更好。换言之:高频信息是对抗攻击的一部分,但并非全部。

stage3: 从高频信号解释 Batch Normalization 提升精度的原理

作者对测试集进行相同于stage1的操作,虚线是高频重建测试集的测试结果,实现是低频重建测试集结果。

可以看到,BN的使用可以大幅提升高频重建的准确率,学到了大量的高频信息:我们可以看到,BatchNorm 对应板块的虚线远远高于其他板块的虚线。这些结果说明 BatchNorm 之所以能够如此有效地提高模型的准确率,可能是在鼓励模型大量使用高频信息。正如前文所说的,在一个数据集里有各种信号,如果一个模型能利用更多的信号,那么它很有可能具备更高的准确率,这也符合我们所熟知的 BatchNorm 能够有效提高测试准确率的特点。

直观上来讲,我们猜测 BatchNorm 的优势来源于高频信息的像素值通常比较小(比如在图 1 中,高频重构的图片几乎只是一个黑色的方块)。而 BatchNorm 可能通过 normalization 提高了这个较小的值,使得模型更容易学到相关的信息。

 

这篇关于High-frequency Component Helps Explain the Generalization of Convolutional Neural Networks CNN泛华论文解读的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/254417

相关文章

python3 gunicorn配置文件的用法解读

《python3gunicorn配置文件的用法解读》:本文主要介绍python3gunicorn配置文件的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录python3 gunicorn配置文件配置文件服务启动、重启、关闭启动重启关闭总结python3 gun

关于pandas的read_csv方法使用解读

《关于pandas的read_csv方法使用解读》:本文主要介绍关于pandas的read_csv方法使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录pandas的read_csv方法解读read_csv中的参数基本参数通用解析参数空值处理相关参数时间处理相关

SpringCloud动态配置注解@RefreshScope与@Component的深度解析

《SpringCloud动态配置注解@RefreshScope与@Component的深度解析》在现代微服务架构中,动态配置管理是一个关键需求,本文将为大家介绍SpringCloud中相关的注解@Re... 目录引言1. @RefreshScope 的作用与原理1.1 什么是 @RefreshScope1.

java之Objects.nonNull用法代码解读

《java之Objects.nonNull用法代码解读》:本文主要介绍java之Objects.nonNull用法代码,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录Java之Objects.nonwww.chinasem.cnNull用法代码Objects.nonN

SpringCloud负载均衡spring-cloud-starter-loadbalancer解读

《SpringCloud负载均衡spring-cloud-starter-loadbalancer解读》:本文主要介绍SpringCloud负载均衡spring-cloud-starter-loa... 目录简述主要特点使用负载均衡算法1. 轮询负载均衡策略(Round Robin)2. 随机负载均衡策略(

解读spring.factories文件配置详情

《解读spring.factories文件配置详情》:本文主要介绍解读spring.factories文件配置详情,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录使用场景作用内部原理机制SPI机制Spring Factories 实现原理用法及配置spring.f

Spring MVC使用视图解析的问题解读

《SpringMVC使用视图解析的问题解读》:本文主要介绍SpringMVC使用视图解析的问题解读,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Spring MVC使用视图解析1. 会使用视图解析的情况2. 不会使用视图解析的情况总结Spring MVC使用视图

Linux中的进程间通信之匿名管道解读

《Linux中的进程间通信之匿名管道解读》:本文主要介绍Linux中的进程间通信之匿名管道解读,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、基本概念二、管道1、温故知新2、实现方式3、匿名管道(一)管道中的四种情况(二)管道的特性总结一、基本概念我们知道多

Linux系统之authconfig命令的使用解读

《Linux系统之authconfig命令的使用解读》authconfig是一个用于配置Linux系统身份验证和账户管理设置的命令行工具,主要用于RedHat系列的Linux发行版,它提供了一系列选项... 目录linux authconfig命令的使用基本语法常用选项示例总结Linux authconfi

解读docker运行时-itd参数是什么意思

《解读docker运行时-itd参数是什么意思》在Docker中,-itd参数组合用于在后台运行一个交互式容器,同时保持标准输入和分配伪终端,这种方式适合需要在后台运行容器并保持交互能力的场景... 目录docker运行时-itd参数是什么意思1. -i(或 --interactive)2. -t(或 --