课题基金 / 基金详情

大规模深度核学习的理论与算法研究

批准号:
62076234
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
刘勇
依托单位:
学科分类:
机器学习
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
核方法具有坚实的理论基础、完备的学习框架和优雅的凸优化形式,但受限于浅层核方法模型表征能力不强的问题,其在复杂任务上的学习性能相较于深度学习方法具有一定的差距,已成为制约核方法进一步发展的瓶颈问题。针对上述问题,本项目旨在将核方法与深度网络相融合,构建面向大规模学习任务的深度核学习理论与自动算法。首先,通过层次化构造,并融合样本局部性和时序性等特性,设计具有强表征能力的深度核函数结构;在此基础上,研究大规模深度核学习的近似性、泛化性和鲁棒性,构建大规模深度核学习理论;最后,以大规模深度核学习理论为指导,设计兼具学习理论保障和计算高效的深度核学习准则和自动学习算法。本项目所提的大规模深度核学习方法既保留核方法理论基础扎实、学习框架完备和优化形式优雅等优点,同时又兼具深度网络强表征能力,为解决当前核方法理论研究和实际应用面临的瓶颈问题提供一条可行路径。
英文摘要
Kernel methods have a solid theoretical foundation, a complete learning framework, and an elegant convex optimization form. However, due to the limitations of representational ability of kernel methods, its learning performance on complex tasks has a certain gap compared with the deep learning methods, which has become a bottleneck problem for the further development of the kernel methods. To address these issues, we propose to establish the large-scale deep kernel learning theory and give automatic learning algorithms for large-scale tasks. Specifically, through the hierarchical construction, and combining with the locality and timing of characteristics, we first design a novel structure of deep kernel function with strong representational ability. Then, we study the approximation, generalization and robustness of large-scale deep kernel learning, and further build a large-scale deep kernel learning theory. Finally, based on the deep kernel learning theory, we design the criteria and automatic algorithms of deep kernel learning with both theoretical guarantee and computational efficiency. The large-scale deep kernel learning methods proposed in this project can not only retain the solid theoretical foundation, complete learning framework and elegant optimization form, but also have strong representational ability, which provide a feasible path to solve the bottleneck of theoretical research and practical application for large-scale kernel methods.
核方法是一类重要的机器学习方法,具有坚实的理论基础,完备的学习框架,但受限于浅层核模型对潜在隐藏特征表征能力不强的问题,其在复杂任务上的学习性能与深度学习具有一定的差距。已有的深度核学习方法需要通过递归的方式多次计算核函数或核矩阵,算法复杂度至少是平方级的,不适合于处理大规模问题;已有的深度核构造方法仅凭经验进行设计,缺乏有效的学习理论支撑,深度核构造具有盲目性。针对上述问题,本项目从大规模深度核学习理论、大规模深度核学习准则和大规模深度核自动算法三个层面进行了研究,取得了丰富的成果。学习理论方面:深入数学底层,构建了面向重尾分布的中心极限不等式、面向无界损失的半监督泛化误差界、高效分布式泛化误差界、图神经网络泛化误差界、转导学习泛化误差界等,实质发展了核学习理论;学习准则方面:以学习理论为指导,设计了具有泛化理论保障的最大最小风险准则、图对比学习准则、上下文学习准则等,为处理大规模深度核模型选择提供了一种有效的途径。学习算法方面:通过最小化学习准则,提出了基于路径核表示的无训练网络架构高效搜索算法、基于网络可训练性和表示性的零成本网络架构高效搜索算法、基于分层最优传输的网络架构高效搜索算法,能同时满足效率和性能的要求。共发表高水平论文30篇,其中CCF A类论文25篇,包含人工智能顶级期刊TIT、JMLR、TPAMI和顶级会议ICML、NeurIPS等,并申请发明专利2项。
大语言模型上下文学习的数学机理分析和设计
  • 批准号:
    62476277
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    刘勇
  • 依托单位:
大规模核方法积分算子谱分析的模型选择方法
  • 批准号:
    61703396
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金