Although deep neural networks (DNNs) have made remarkable achievementsin various elds, there is still not a matching practical theory that is able toexplain DNNs' performances. Tishby (2015) proposed a new insight to analyzeDNN via the Information bottleneck (IB) method. By visualizing how muchrelevant information each layer contains in input and output, he claimed thatthe DNNs training is composed of tting phase and compression phase. Thetting phase is when DNNs learn information both in input and output, andthe prediction accuracy goes high during this process. Afterwards, it is thecompression phase when information in output is preserved while unrelatedinformation in input is thrown away in hidden layers. This is a tradeo betweenthe network complexity (complicated DNNs lose less information in input) andprediction accuracy, which is the same goal with the IB method.In this thesis, we verify this IB interpretation rst by reimplementing Tishby'swork, where the hidden layer distribution is approximated by the histogram(binning). Additionally, we introduce various mutual information estimationmethods like kernel density estimators. Based upon simulation results, we concludethat there exists an optimal bound on the mutual information betweenhidden layers with input and output. But the compression mainly occurs whenthe activation function is \double saturated", like hyperbolic tangent function.Furthermore, we extend the work to the simulated wireless model where thedata set is generated by a wireless system simulator. The results reveal that theIB interpretation is true, but the binning is not a correct tool to approximatehidden layer distributions. The ndings of this thesis reect the informationvariations in each layer during the training, which might contribute to selectingtransmission parameter congurations in each frame in wireless communicationsystems. / Ä ven om djupa neuronnät (DNN) har gjort anmärkningsvärda framsteg på olikaområden, finns det fortfarande ingen matchande praktisk teori som kan förklara DNNs prestanda. Tishby (2015) föreslog en ny insikt att analysera DNN via informationsflaskhack (IB) -metoden. Genom att visualisera hur mycket relevant information varje lager innehåller i ingång och utgång, hävdade han att DNNs träning består av monteringsfas och kompressionsfas. Monteringsfasenär när DNN lär sig information både i ingång och utgång, och prediktionsnoggrannheten ökar under denna process. Efteråt är det kompressionsfasen när information i utgången bevaras medan orelaterad information i ingången kastas bort. Det här är en kompromiss mellan nätkomplexiteten (komplicerade DNN förlorar mindre information i inmatning) och predictionsnoggrannhet, vilket är exakt samma mål med informationsflaskhals (IB) -metoden.I detta examensarbete kontrollerar vi denna IB-framställning först genom att implementera om Tishby’s arbete, där den dolda lagerfördelningen approximeras av histogrammet (binning). Dessutom introducerar vi olika metoder förömsesidig information uppskattning som kernel density estimators. Baserat på simuleringsresultatet drar vi slutsatsen att det finns en optimal bindning för denömsesidiga informationen mellan dolda lager med ingång och utgång. Men komprimeringen sker huvudsakligen när aktiveringsfunktionen är “dubbelmättad”, som hyperbolisk tangentfunktion.Dessutom utvidgar vi arbetet till den simulerad trådlösa modellen där data set genereras av en trådlös systemsimulator. Resultaten visar att IB-framställning är sann, men binningen är inte ett korrekt verktyg för att approximera dolda lagerfördelningar. Resultatet av denna examensarbete reflekterar informationsvariationerna i varje lager, vilket kan bidra till att välja överföringspa-rameterns konfigurationer i varje ram i trådlösa kommunikationssystem
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-235744 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Liu, Feiyang |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2018:490 |
Page generated in 0.0015 seconds