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기술

복권 가설

복권 가설기술
영문명
Lottery ticket hypothesis
핵심 대상
초기값을 함께 가진 희소 부분망
비유적 이름
좋은 부분망을 가리키는 당첨 티켓
대표 탐색
반복적 크기 기반 연결 제거와 초기화 복원
복권 가설은 무작위로 초기화한 큰 신경망 안에 원래 초기값으로 다시 학습했을 때 좋은 성능에 도달하는 희소 부분망이 존재한다는 신경망 학습 가설이다. 연결 구조만이 아니라 어떤 초기 가중치가 그 구조에 배정되었는지도 중요하게 다룬다.

구조와 초기값을 함께 보기

학습을 마친 신경망에서 연결을 지워도 성능이 유지된다는 주장과 처음부터 작은 신경망을 학습할 수 있다는 주장은 다르다. 복권 가설은 큰 모형 속 부분망을 골라 그 부분망의 원래 초기 가중치로 독립적으로 학습하는 상황을 다룬다. 학습 완료 가중치를 그대로 재사용하는 압축과 구별한다.

부분망을 찾는 절차

기준 모형을 초기값 θ₀에서 학습하고 작은 크기의 가중치 일부를 제거해 마스크를 만든다. 살아남은 연결을 θ₀의 해당 값으로 되돌려 학습을 반복한다. 이를 반복해 희소 부분망을 찾는다. 탐색에 전체 모형의 학습이 들어가므로 좋은 부분망을 찾았다고 처음부터 탐색 비용도 작았다는 뜻은 아니다.

같은 마스크의 두 실험

초기 연결값이 (0.1,−0.2,0.3,0.4)이고 마스크가 (1,0,1,0)이라고 하자. 원래 초기값을 복원한 부분망은 (0.1,0,0.3,0)이다. 같은 마스크에 새 난수값을 배정하면 연결 구조는 같지만 다른 실험이다. 이 숫자 예제만으로 어느 쪽이 더 잘 학습하는지는 알 수 없으며 비교 학습으로 확인해야 한다.

가설의 범위

당첨 티켓은 부분망의 크기만으로 판정하지 않고 기준 모형과의 정확도, 학습 반복 수 등 실험 조건을 함께 본다. 특정 구조와 자료에서의 관찰을 모든 신경망에 대한 정리로 해석해서는 안 된다. 비정형적으로 희소한 모형이 실제 장치에서 빠르게 실행되는지도 별개의 문제다.

관련 문서

딥 컴프레션 / 신경망 / 가중치 초기화 / 확률적 경사 하강법 / 희소 행렬 / 과적합