This paper presents novel generalization bounds for vector-valued neural networks and deep kernel methods, focusing on multi-task learning through an operator-theoretic framework. Our key development lies in strategically combining a Koopman based approach with existing techniques, achieving tighter generalization guarantees compared to traditional norm-based bounds. To mitigate computational challenges associated with Koopman-based methods, we introduce sketching techniques applicable to vector valued neural networks. These techniques yield excess risk bounds under generic Lipschitz losses, providing performance guarantees for applications including robust and multiple quantile regression. Furthermore, we propose a novel deep learning framework, deep vector-valued reproducing kernel Hilbert spaces (vvRKHS), leveraging Perron Frobenius (PF) operators to enhance deep kernel methods. We derive a new Rademacher generalization bound for this framework, explicitly addressing underfitting and overfitting through kernel refinement strategies. This work offers novel insights into the generalization properties of multitask learning with deep learning architectures, an area that has been relatively unexplored until recent developments.


翻译:本文针对向量值神经网络与深度核方法,提出了一种新颖的泛化界,重点通过算子理论框架研究多任务学习。我们的核心进展在于策略性地将基于Koopman算子的方法与现有技术相结合,相比传统的基于范数的界,获得了更紧的泛化保证。为缓解基于Koopman方法带来的计算挑战,我们引入了适用于向量值神经网络的草图技术。这些技术能在一般的Lipschitz损失下得到超额风险界,为包括鲁棒回归与多重分位数回归在内的应用提供性能保证。此外,我们提出了一种新颖的深度学习框架——深度向量值再生核希尔伯特空间(vvRKHS),利用Perron-Frobenius(PF)算子来增强深度核方法。我们为该框架推导了一个新的Rademacher泛化界,并通过核精化策略明确地处理欠拟合与过拟合问题。这项工作为深度学习架构下的多任务学习泛化性质提供了新的洞见,该领域直到近期的进展之前都相对未被充分探索。

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