It is well known that modern deep neural networks are powerful enough to memorize datasets even when the labels have been randomized. Recently, Vershynin (2020) settled a long standing question by Baum (1988), proving that \emph{deep threshold} networks can memorize $n$ points in $d$ dimensions using $\widetilde{\mathcal{O}}(e^{1/\delta^2}+\sqrt{n})$ neurons and $\widetilde{\mathcal{O}}(e^{1/\delta^2}(d+\sqrt{n})+n)$ weights, where $\delta$ is the minimum distance between the points. In this work, we improve the dependence on $\delta$ from exponential to almost linear, proving that $\widetilde{\mathcal{O}}(\frac{1}{\delta}+\sqrt{n})$ neurons and $\widetilde{\mathcal{O}}(\frac{d}{\delta}+n)$ weights are sufficient. Our construction uses Gaussian random weights only in the first layer, while all the subsequent layers use binary or integer weights. We also prove new lower bounds by connecting memorization in neural networks to the purely geometric problem of separating $n$ points on a sphere using hyperplanes.


翻译:众所周知, 即使标签是随机的, 现代深层神经网络也足够强大, 甚至能够记住数据集。 最近, Vershynin (2020年) 通过 Baum (1988) 解决了一个长期存在的问题, 证明 $\ delta$ 是点之间的最小距离。 在这项工作中, 我们可以用$\ delta$ 将美元对美元值的依赖从指数化提高到几乎线性, 证明$\\ ltite_\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

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