In general, approximating classes of functions defined over high-dimensional input spaces by linear combinations of a fixed set of basis functions or ``features'' is known to be hard. Typically, the worst-case error of the best basis set decays only as fast as $Θ\(n^{-1/d}\)$, where $n$ is the number of basis functions and $d$ is the input dimension. However, there are many examples of high-dimensional pattern recognition problems (such as face recognition) where linear combinations of small sets of features do solve the problem well. Hence these function classes do not suffer from the ``curse of dimensionality'' associated with more general classes. It is natural then, to look for characterizations of high-dimensional function classes that nevertheless are approximated well by linear combinations of small sets of features. In this paper we give a general result relating the error of approximation of a function class to the covering number of its ``convex core''. For one-hidden-layer neural networks, covering numbers of the class of functions computed by a single hidden node upper bound the covering numbers of the convex core. Hence, using standard results we obtain upper bounds on the approximation rate of neural network classes.


翻译:一般而言,通过固定基函数或“特征”集的线性组合来逼近定义在高维输入空间上的函数类被认为是困难的。典型情况下,最优基函数集的最坏误差衰减速度仅为$Θ(n^{-1/d})$,其中$n$为基函数数量,$d$为输入维度。然而,在高维模式识别问题(如人脸识别)中存在许多实例,其中小规模特征集的线性组合确实能有效解决问题。因此,这些函数类并未遭受更一般函数类所面临的“维度灾难”。自然地,我们需要寻找那些仍能通过小规模特征集的线性组合良好逼近的高维函数类的特征描述。本文给出了一个将函数类逼近误差与其“凸核”覆盖数相关联的普适性结果。对于单隐层神经网络,单个隐层节点计算所得函数类的覆盖数为凸核覆盖数提供了上界。因此,利用标准结论,我们获得了神经网络类逼近速率的上界估计。

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