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[AI学术] 函数空间视角下学习动力学的统计力学

发布于:2026-09-11 22:00 最后更新:2026-09-12 06:35
#AI #Machine Learning #Neural

深度神经网络在庞大参数空间中表现出高度非线性动力学,却呈现出规则的宏观行为。我们在函数空间直接构建统计力学描述,把参数配置视为微观实现,把函数及其动力学算子视为宏观变量。对于均方误差损失,误差演化精确由学习算子 $M=JJ^{*}$ 控制。将条件随机动力学的玻尔兹曼权重与参数空间的态密度相结合,局部曲率定义统计算子 $B$,对局部波动积分得到

$$ \Phi{\mathrm{fluc}}(M;B)=\frac{\sigma{\xi}^{2}}{2}\log\det(M^{-1}+B)+\mathrm{const}. $$

在固定谱的情况下,当 $[M,B]=0$ 时该项对旋转不变;通过让 $M$ 的大特征值配对 $B$ 的小特征值可使其最小化,并对旋转失配提供局部恢复力。对于满足温和稳定统计条件的 ReLU 类函数空间,有 $B=\sigma_{\xi}^{2}L^{*}\mathcal{K}L$,其中 $L$ 捕捉粗粒化的二阶结构。因此低 $B$ 区域对应(在 $\mathcal{K}$ 有界各向异性下)低结构曲率,意味着学习倾向于在平滑、数据自适应的方向上更快松弛。上述结果表明,函数空间是研究学习中稳定集体组织的自然宏观层次。

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原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.09589

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