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CPT-033 Concept

Gaussian stochastic neural network

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type concept
name Gaussian stochastic neural network
aliases GSNN, 高斯随机神经网络
defined-by PPR-006

Definition

高斯随机神经网络(Gaussian stochastic neural network, GSNN)是 PPR-006 提出的模型,其定义是 CVAE 的一个特例:把 CVAE 的识别网络与条件先验网络取相等即得 GSNN(PPR-006 §4.2)。此时目标中只剩生成项(不再有 KL 项):

\[L_{\text{GSNN}}(x,y;\theta,\phi) = \sum_{l} \log p_\theta(y|x,z^{(l)}),\quad z^{(l)} = g_\theta(x,\epsilon^{(l)}),\ \epsilon^{(l)}\sim\mathcal{N}(0,I)\]

GSNN 可理解为一个带高斯隐变量的随机前馈网络:输入 \(x\) 经确定性函数 \(g_\theta\) 与噪声 \(\epsilon\) 生成隐变量 \(z\),再由 \(p_\theta(y|x,z)\) 生成输出。由于可由 CVAE 特化得到,CVAE 的重参数化等训练技巧同样适用于 GSNN;其测试期推断与条件似然估计也与 CVAE 相同。

Disambiguation

  • 与 CVAE(CPT-032)区分:CVAE 含识别网络 \(q_\phi(z|x,y)\) 与 KL 项,目标为条件似然的变分下界;GSNN 令识别网络等于条件先验网络,目标只保留生成项。
  • 与 GDNN 区分:GDNN(Gaussian deterministic neural network)是 GSNN 把辅助高斯隐变量的协方差趋于零后的确定性对应物(PPR-006 脚注)。
  • 与普通随机网络区分:GSNN 的随机性来自显式的高斯隐变量与可重参数化的采样,而非 dropout 之类的正则化噪声。

关联(4)

  • PPR-006 Learning Structured Output Representation using Deep Conditional Generative Models
  • FRM-006 CVAE(Sohn, Lee & Yan, NIPS 2015)的五层重建骨架:作者把结构化输出建模为以输入为条件的隐变量生成模型,用变分下界在 SGVB 框架训练;产出 CVAE、GSNN 与混合目标,并给出多尺度预测与输入噪声注入两种训练策略。P3 投影待用户发起。
  • CPT-032 conditional variational auto-encoder
  • CPT-032 co-definer conditional variational auto-encoder