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Efficient Training of Neural SDEs Using Stochastic Optimal Control

Created by
  • Haebom

저자

Rembert Daems, Manfred Opper, Guillaume Crevecoeur, Tolga Birdal

개요

본 논문은 신경 확률 미분 방정식(SDEs)에 대한 변분 추론(VI)을 위한 계층적 제어 이론 기반 방법을 제시합니다. 신경 SDEs에 대한 VI는 시계열에서 불확실성을 인식하는 추론에 유망한 방법이지만, ELBO를 최대화하는 반복적인 특성으로 인해 계산적으로 어려움이 있습니다. 본 연구에서는 제어 항을 선형 및 잔차 비선형 구성 요소로 분해하고, 확률적 최적 제어를 사용하여 선형 SDEs에 대한 최적 제어 항을 도출합니다. 신경망으로 비선형 구성 요소를 모델링하여 표현력을 희생하지 않고 신경 SDEs를 효율적으로 훈련하는 방법을 보여줍니다. 제어 항의 선형 부분은 최적이므로 학습할 필요가 없어 훈련 비용이 낮아지고 더 빠른 수렴을 관찰할 수 있습니다.

시사점, 한계점

시사점:
신경 SDEs에 대한 변분 추론의 계산 비용을 줄이는 효율적인 방법 제시.
선형 SDEs에 대한 최적 제어 항을 도출하여 훈련 초기화 비용 감소 및 빠른 수렴 달성.
신경망을 사용하여 비선형 구성 요소를 모델링함으로써 신경 SDEs의 표현력을 유지.
한계점:
제안된 방법이 모든 종류의 신경 SDEs에 효과적인지에 대한 추가적인 실험적 검증 필요.
비선형 구성 요소를 모델링하는 신경망의 구조 및 매개변수 선택에 대한 최적화 연구 필요.
고차원 시계열 데이터에 대한 확장성 및 적용 가능성에 대한 추가적인 연구 필요.
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