全新神经网络架构KAN一夜爆火!200参数顶30万,MIT华人一作 NAKA绁炵粡缃戠粶绯荤粺 鏂板瀷绁炵粡缃戠粶鏋舵瀯
admin
2024-05-02 20:46:01
0

白交 衡宇 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

一种全新的神经网络架构KAN,诞生了!

与传统的MLP架构截然不同,且能用更少的参数在数学、物理问题上取得更高精度。



比如,200个参数的KANs,就能复现DeepMind用30万参数的MLPs发现数学定理研究。

不仅准确性更高,并且还发现了新的公式。要知道后者可是登上Nature封面的研究啊~



在函数拟合、偏微分方程求解,甚至处理凝聚态物理方面的任务都比MLP效果要好。

而在大模型问题的解决上,KAN天然就能规避掉灾难性遗忘问题,并且注入人类的习惯偏差或领域知识非常容易。

来自MIT、加州理工学院、东北大学等团队的研究一出,瞬间引爆一整个科技圈:Yes We KAN!





甚至直接引出关于能否替代掉Transformer的MLP层的探讨,有人已经准备开始尝试……





有网友表示:这看起来像是机器学习的下一步

让机器学习每个特定神经元的最佳激活,而不是由我们人类决定使用什么激活函数。



还有人表示:可能正处于某些历史发展的中间。



GitHub上也已经开源,也就短短两三天时间就收获1.1kStar。



对MLP“进行一个简单的更改”

跟MLP最大、也是最为直观的不同就是,MLP激活函数是在神经元上,而KAN把可学习的激活函数放在权重上。



在作者看来,这是一个“简单的更改”。



从数学定理方面来看,MLP的灵感来自于通用近似定理,即对于任意一个连续函数,都可以用一个足够深的神经网络来近似。

而KAN则是来自于 Kolmogorov-Arnold 表示定理 (KART),每个多元连续函数都可以表示为单变量连续函数的两层嵌套叠加。



KAN的名字也由此而来。

正是受到这一定理的启发,研究人员用神经网络将Kolmogorov-Arnold 表示参数化。

为了纪念两位伟大的已故数学家Andrey Kolmogorov和Vladimir Arnold,我们称其为科尔莫格罗夫-阿诺德网络(KANs)。



而从算法层面上看,MLPs 在神经元上具有(通常是固定的)激活函数,而 KANs 在权重上具有(可学习的)激活函数。这些一维激活函数被参数化为样条曲线。

在实际应用过程中,KAN可以直观地可视化,提供MLP无法提供的可解释性和交互性。



不过,KAN的缺点就是训练速度较慢。

对于训练速度慢的问题,MIT博士生一作Ziming Liu解释道,主要有两个方面的原因。

一个是技术原因,可学习的激活函数评估成本比固定激活函数成本更高。

另一个则是主观原因,因为体内物理学家属性抑制程序员的个性,因此没有去尝试优化效率。



对于是否能适配Transformer,他表示:暂时不知道如何做到这一点。



以及对GPU友好吗?他表示:还没有,正在努力中。



天然能解决大模型灾难性遗忘

再来看看KAN的具体实现效果。

神经缩放规律:KAN 的缩放速度比 MLP 快得多。除了数学上以Kolmogorov-Arnold 表示定理为基础,KAN缩放指数也可以通过经验来实现。



函数拟合方面,KAN比MLP更准确。



而在偏微分方程求解,比如求解泊松方程,KAN比MLP更准确。



研究人员还有个意外发现,就是KAN不会像MLP那样容易灾难性遗忘,它天然就可以规避这个缺陷。

好好好,大模型的遗忘问题从源头就能解决。



在可解释方面,KAN能通过符号公式揭示合成数据集的组成结构和变量依赖性。



人类用户可以与 KANs 交互,使其更具可解释性。在 KAN 中注入人类的归纳偏差或领域知识非常容易。



研究人员利用KANs还重新复现了DeepMind当年登上Nature的结果,并且还找到了Knot理论中新的公式,并以无监督的方式发现了新的结不变式关系。



△DeepMind登Nature研究成果

Deepmind的MLP大约300000 个参数,而KAN大约只有200 个参数。KAN 可以立即进行解释,而 MLP 则需要进行特征归因的后期分析。并且准确性也更高。

对于计算要求,团队表示论文中的所有例子都可以在单个CPU上10分钟内重现。

虽然KAN所能处理的问题规模比许多机器学习任务要小,但对于科学相关任务来说就刚刚好。

比如研究凝固态物理中的一种相变:安德森局域化。



好了,那么KAN是否会取代Transformer中的MLP层呢?

有网友表示,这取决于两个因素。

一点是学习算法,如 SGD、AdamW、Sophia 等—能否找到适合 KANs 参数的局部最小值?

另一点则是能否在GPU上高效地实现KANs层,最好能比MLPs跟快。



最后,论文中还贴心的给出了“何时该选用KAN?”的决策树。



那么,你会开始尝试用KAN吗?还是让子弹再飞一会儿~

项目链接:
https://kindxiaoming.github.io/pykan/
论文链接:
https://arxiv.org/abs/2404.19756
参考链接:
[1]https://twitter.com/ZimingLiu11/status/1785483967719981538
[2]https://twitter.com/AnthropicAI/status/1785701418546180326

相关内容

热门资讯

全线跳水,超11万人爆仓!金银... 加密货币全线跳水,黄金白银又跌了!2月16日,现货黄金、白银盘中再度下探。现货黄金盘中跌超1%,跌破...
和讯投顾盖祎楠:商业航天板块还... 商业航天什么时候会起第二波?目前来看得年后,而且我觉得时间不会短,因为它现在还在缩量。好就好在量能缩...
截至2025年末我国境内公募基... > > 截至2025年末我国境内公募基金规模达37.71万亿元 新华社 2026-02-15 1...
重大预警!850%!这一数值,... 达利欧(Ray Dalio)最新观点和持仓都来了! 近日,全球最大的对冲基金桥水基金创始人、亿万富翁...
新房、二手房成交环比降幅扩大、... 本文来自中银证券研究部于2026年2月16日发布的报告《新房、二手房成交环比降幅扩大、同比由正转负;...
原创 法... 近年来,法国在对华经贸议题上一直活跃,特别是在电动汽车加关税的风波中,法国作为最早发声的国家之一,引...
原创 打... 你能相信吗?美国一直试图摆脱对中国稀土的依赖,然而,结果却出乎意料。当稀土终于对美国开放时,美国才发...
中邮创业基金总经理张志名:资管... 岁序更迭,华章日新。当2026年的第一缕晨光划破天际,我们带着对过去的感恩与对未来的期许,向每一位与...
冀中能源:股东邯矿集团累计质押... 每经AI快讯,冀中能源2月13日晚间发布公告称,公司于近日收到股东冀中能源邯郸矿业集团有限公司(以下...
港股三大指数蛇年收涨 2月16日,是港股蛇年最后一个交易日,港股仅开市半日,截至收盘,港股三大股指集体收红。 Wind数据...
韩文秀:必须坚持投资于物和投资... 中央财办分管日常工作的副主任、中央农办主任韩文秀在求是网发表文章《坚持稳中求进、提质增效 努力实现“...
99笔融资、200亿资金 谁在... 《科创板日报》2月16日讯(记者 余诗琪)2026年2月9日,在节前的最后一周,一笔打破了中国商业航...
免疫健康市场新宠:728肽康灵... 在免疫健康领域,各类技术路径不断演进。近期,一种名为728肽康灵的物质进入市场视野,引发了行业观察者...
现货黄金,失守5000美元!港... 每经编辑|杜宇 2月16日,港股只开市半日,大盘上演V型反弹,港股三大指数探底回升。 截至收盘,恒...
刚刚,港股V型反转!科技股走强... 2月16日,春节前最后一个交易日,港股只开市半日,大盘上演V型反弹,港股三大指数探底回升。 截至午间...
原创 重... 最近金融圈里出了件大事,中国人民银行等八部门联合发文,全面收紧对虚拟货币和现实世界资产代币化(RWA...
17年坚守包装线,她亲历日化产... 过年前夕,广州番禺立白工厂的液洗大楼内,洗洁精、洗衣液的香气混合着机器的轰鸣,番禺立白液洗包装班长崔...
创业直播间,戳中打工人 转自:海克财经 文丨海克财经 许俊浩 近期国内热门视频内容,当属创业领域的直播连麦。 所谓连麦...
银行业将添“新丁”!国家金融监... 来源:深圳商报 国内银行业将添“新丁”!2月13日,国家金融监督管理总局官网发布关于筹建甘肃农村商业...
俄罗斯多地遭大规模无人机袭击 据中新社消息,莫斯科市长索比亚宁15日晚在社交媒体上最新发文表示,俄防空系统又摧毁了6架飞往莫斯科的...