<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">am</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Applied Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2152-7393</issn>
      <issn pub-type="ppub">2152-7385</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2026.178031</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">am-153513</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>A Unified Geometric and Energetic Framework for Deep Neural Networks via RKHS Embeddings</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Rapelanoro-Rabenja</surname>
            <given-names>Heriony</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Department of Mathematics, Applied Mathematics Laboratory, University of Fianarantsoa, Fianarantsoa, Madagascar </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The author declares no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>12</day>
        <month>08</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>08</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>17</volume>
      <issue>08</issue>
      <fpage>572</fpage>
      <lpage>583</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>26</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>25</day>
          <month>08</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>28</day>
          <month>08</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/am.2026.178031">https://doi.org/10.4236/am.2026.178031</self-uri>
      <abstract>
        <p>This article develops a unified geometric and energetic framework for the analysis of deep neural networks, based on embedding the output manifold into a Reproducing Kernel Hilbert Space (RKHS). This embedding induces a natural Riemannian metric, a Levi-Civita connection, a second fundamental form, and a mean curvature vector, allowing the construction of a complete geometric energy model. We show how these tools lead to intrinsic learning dynamics, coherent geometric regularization, and physically interpretable energy flows. Experiments demonstrate improvements in stability, robustness, and generalization.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>RKHS Geometry</kwd>
        <kwd>Riemannian Learning</kwd>
        <kwd>Extrinsic Curvature</kwd>
        <kwd>Mean Curvature</kwd>
        <kwd>Geometric Regularization</kwd>
        <kwd>Energy-Based Models</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. General Introduction</title>
      <p>The goal of this article is to develop a unified geometric and energetic framework for the analysis of deep neural networks. The central idea is to view the output manifold of the network as an immersed submanifold of a Reproducing Kernel Hilbert Space (RKHS). This perspective naturally introduces:</p>
      <p>an induced Riemannian metric, a Levi-Civita connection, a second fundamental form and mean curvature, a complete geometric energy model, intrinsic learning dynamics consistent with the geometry. </p>
      <p>This framework connects differential geometry, stochastic diffusions, energy models, and deep learning. Learning becomes a geometric flow on an immersed manifold, where geometric regularization plays a central role in stability, robustness, and generalization.</p>
      <p>This geometric viewpoint is closely related to information geometry [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and recent advances in geometric deep learning [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. Foundational references on differential geometry include do Carmo [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], Lee [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], and Petersen [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Kernel methods and RKHS theory follow Schölkopf and Smola [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and Wahba [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], while mathematical perspectives on deep architectures are discussed in Calin [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] and Mallat [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Related energetic and stochastic complexity aspects are developed in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>].</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Output Manifold and RKHS Embedding</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. Network Output and Parametric Manifold</title>
        <p>Consider a deep neural network parameterized by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and a mapping</p>
        <disp-formula id="FD1">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>F</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>→</mml:mo>
              <mml:mi>Y</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For input points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the output is</p>
        <disp-formula id="FD2">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>As <inline-formula><mml:math><mml:mi> θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> varies, the set of outputs forms a smooth manifold:</p>
        <disp-formula id="FD3">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>2.2. Embedding into a RKHS</title>
        <p>To introduce a rich geometric structure, we embed the output into a RKHS <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> 〈 </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> 〉 </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> associated with a positive kernel <inline-formula><mml:math><mml:mi> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD4">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Φ</mml:mi>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>→</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Φ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The output manifold becomes an immersed submanifold:</p>
        <disp-formula id="FD5">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Φ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊂</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This embedding provides a natural metric induced by the RKHS inner product, a smooth Riemannian structure, access to geometric tools (connection, curvature), and a physically interpretable energy.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot3">
        <title>2.3. Induced Metric</title>
        <p>The induced metric on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is</p>
        <disp-formula id="FD6">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>〈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Φ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Φ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>〉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The tangent space is</p>
        <disp-formula id="FD7">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>Φ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>∂</mml:mo>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mi>m</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This structure enables intrinsic gradient flows, geometric energies, and curvature-based regularization.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Induced Metric and Riemannian Structure</title>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Geometric Motivation</title>
        <p>Embedding the output manifold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into a RKHS naturally endows it with a Riemannian structure. This allows the definition of:</p>
        <p>covariant derivatives, geodesics, intrinsic and extrinsic curvature, intrinsic gradient flows. </p>
        <p>These tools are essential for formulating a coherent energetic theory in which learning is interpreted as motion on a manifold equipped with an induced metric.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Illustrative Example: One-Hidden-Neuron Network</title>
        <p>Consider the simple network</p>
        <disp-formula id="FD8">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>F</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>θ</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For input points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the output is</p>
        <disp-formula id="FD9">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>As <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vary, the points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> trace a smooth curve in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Embedding this curve into a RKHS yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the induced metric becomes</p>
        <disp-formula id="FD10">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>〈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Φ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>Φ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mi>θ</mml:mi>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>〉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Even this simple network exhibits nontrivial intrinsic geometry.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Levi-Civita Connection and Intrinsic Dynamics</title>
      <sec id="sec4dot1">
        <title>4.1. Levi-Civita Connection: Formal Definition</title>
        <p>On any Riemannian manifold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> h </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a unique connection <inline-formula><mml:math><mml:mo> ∇ </mml:mo></mml:math></inline-formula> satisfying:</p>
        <p>Metric compatibility:</p>
        <disp-formula id="FD11">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>h</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Zero torsion:</p>
        <disp-formula id="FD12">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>U</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>V</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Theorem 4.1 (Levi-Civita Connection).</bold> There exists a unique connection satisfying the two properties above. It is called the Levi-Civita connection.</p>
      </sec>
      <sec id="sec4dot2">
        <title>4.2. Physical Meaning of the Levi-Civita Connection</title>
        <p>The Levi-Civita connection can be interpreted as a transport rule that is energy-preserving (metric compatibility) and twist-free (zero torsion). It corresponds to sliding along the manifold without artificial rotation.</p>
      </sec>
      <sec id="sec4dot3">
        <title>4.3. Riemannian Gradient and Learning Dynamics</title>
        <p>The Euclidean gradient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mi> E </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is not tangent to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The Riemannian gradient is its tangential projection:</p>
        <disp-formula id="FD13">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>grad</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Π</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The learning dynamics becomes a geometric flow:</p>
        <disp-formula id="FD14">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mtext>grad</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec4dot4">
        <title>4.4. Link with Backpropagation</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> θ </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the RKHS representation of the network output. The RKHS gradient of the energy <inline-formula><mml:math><mml:mi> E </mml:mi></mml:math></inline-formula> can be written as</p>
        <disp-formula id="FD15">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:msub>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the loss function. The parameter gradient is obtained by the chain rule:</p>
        <disp-formula id="FD16">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>〈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                            <mml:mi>K</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>f</mml:mi>
                            <mml:mi>θ</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>θ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>〉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Thus, the usual backpropagation update</p>
        <disp-formula id="FD17">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>can be interpreted as the projection of the ambient RKHS gradient onto the parameter manifold. This provides a geometric bridge between the abstract RKHS gradient and the concrete parameter updates implemented in practice.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Second Fundamental Form and Extrinsic Curvature</title>
      <sec id="sec5dot1">
        <title>5.1. Gauss Decomposition</title>
        <p>For any point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have the orthogonal decomposition:</p>
        <disp-formula id="FD18">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mi>p</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mi>p</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⊕</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊥</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For tangent vector fields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD19">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mo>∇</mml:mo>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>Y</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊤</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊥</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec5dot2">
        <title>5.2. Second Fundamental Form: Formal Definition</title>
        <p><bold>Definition 5.1.</bold> The second fundamental form is defined by:</p>
        <disp-formula id="FD20">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ℒ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mo>∇</mml:mo>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊥</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>It measures how the submanifold bends within the ambient space.</p>
      </sec>
      <sec id="sec5dot3">
        <title>5.3. Geometric Role of the Second Fundamental Form</title>
        <p>If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the manifold is flat in the ambient space. If <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℒ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is large, the manifold is highly curved. In deep networks, <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℒ </mml:mi></mml:math></inline-formula> measures extrinsic sensitivity. </p>
      </sec>
      <sec id="sec5dot4">
        <title>5.4. Illustration of Extrinsic Curvature</title>
        <p>The Gauss decomposition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi></mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into tangential and normal components is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>, showing how the ambient direction splits into intrinsic and extrinsic parts.</p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405613-rId103.jpeg?20260828013226" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 1</bold><bold>.</bold> Gauss decomposition in the RKHS: decomposition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mo> ∇ </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi></mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into tangential and normal components.</p>
      </sec>
      <sec id="sec5dot5">
        <title>5.5. Geometric Energy</title>
        <p>We define the extrinsic geometric energy:</p>
        <disp-formula id="FD21">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>geom</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mi>ℒ</mml:mi>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>It penalizes excessive extrinsic deformation and encourages smoother output manifolds.</p>
      </sec>
      <sec id="sec5dot6">
        <title>
          5.6. Example in
          <inline-formula>
            <mml:math>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:math>
          </inline-formula>
        </title>
        <p>Consider the surface:</p>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>S</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>At the point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the surface looks like a shallow bowl. The tangent plane is horizontal, the normal vector is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the mean curvature vector points upward.</p>
        <p>The paraboloid example and its upward normal at the origin are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>, highlighting how curvature encodes geometric deformation.</p>
        <fig id="fig2">
          <label>Figure 2</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405613-rId116.jpeg?20260828013226" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 2</bold><bold>.</bold> Illustration of the paraboloid <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:msup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and its upward normal at the origin.</p>
        <p>This example illustrates how curvature encodes geometric deformation in a familiar setting and why controlling extrinsic curvature stabilizes neural representations.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>6. Mean Curvature and Geometric Regularization</title>
      <sec id="sec6dot1">
        <title>6.1. Mean Curvature: Formal Definition</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be an orthonormal basis of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> p </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The mean curvature vector is defined as:</p>
        <disp-formula id="FD23">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>H</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>m</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℒ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℒ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the second fundamental form. Thus,</p>
        <disp-formula id="FD24">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>H</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊥</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec6dot2">
        <title>6.2. Geometric Role of Mean Curvature</title>
        <p>The mean curvature measures the tendency of the manifold to bend within the ambient space:</p>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : the manifold is minimal, large <inline-formula><mml:math><mml:mi> H </mml:mi></mml:math></inline-formula> : the manifold is highly curved, <inline-formula><mml:math><mml:mi> H </mml:mi></mml:math></inline-formula> indicates the direction of maximal bending. </p>
      </sec>
      <sec id="sec6dot3">
        <title>6.3. Illustration of Mean Curvature</title>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref> depicts the mean curvature as the sum of normal components <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , providing an intuitive geometric interpretation.</p>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405613-rId137.jpeg?20260828013227" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 3</bold><bold>.</bold> Mean curvature as the sum of normal components <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec6dot4">
        <title>6.4. Mean Curvature Energy Functional</title>
        <p>We define:</p>
        <disp-formula id="FD25">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>MC</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mi>H</mml:mi>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This acts as a membrane tension: minimizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> smooths the manifold.</p>
      </sec>
      <sec id="sec6dot5">
        <title>6.5. Physical Meaning of Mean Curvature</title>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : membrane in equilibrium, large <inline-formula><mml:math><mml:mi> H </mml:mi></mml:math></inline-formula> : membrane bent or stretched, minimizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : smoother, more stable representations. </p>
        <p>In deep networks, <inline-formula><mml:math><mml:mi> H </mml:mi></mml:math></inline-formula> measures global geometric complexity and the tendency to overfit via highly curved decision boundaries.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>7. Geometric Generator and Diffusion Operator</title>
      <sec id="sec7dot1">
        <title>7.1. Stochastic Dynamics on the Manifold</title>
        <p>Consider a diffusion on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD26">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>grad</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>W</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a Brownian motion and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a diffusion coefficient.</p>
      </sec>
      <sec id="sec7dot2">
        <title>7.2. Geometric Generator</title>
        <p>The associated generator is:</p>
        <disp-formula id="FD27">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ℒ</mml:mi>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>grad</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>grad</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>h</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>Tr</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⊤</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>Hess</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>h</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec7dot3">
        <title>7.3. Interpretation of the Geometric Generator</title>
        <p>The first term encodes energy dissipation along the Riemannian gradient, while the second term encodes intrinsic diffusion on the manifold. Mini-batch noise induces a diffusion on the curved manifold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and curvature modulates the amplitude of stochastic fluctuations. Regions of high extrinsic curvature amplify noise, while flatter regions stabilize the diffusion. Thus, geometric regularization shapes both the deterministic and stochastic components of learning.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec8">
      <title>8. Feynman-Kac Representation</title>
      <sec id="sec8dot1">
        <title>8.1. Geometric PDE</title>
        <p>Consider the PDE:</p>
        <disp-formula id="FD28">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>ℒ</mml:mi>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℒ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the geometric generator and <inline-formula><mml:math><mml:mi> V </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a potential.</p>
      </sec>
      <sec id="sec8dot2">
        <title>8.2. Feynman-Kac Formula</title>
        <p>The solution is:</p>
        <disp-formula id="FD29">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>V</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec8dot3">
        <title>8.3. Interpretation of the Feynman-Kac Representation</title>
        <p>The Feynman-Kac representation provides a probabilistic interpretation of the geometric PDE governing the evolution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Learning becomes a diffusion process evolving on the curved manifold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="script"> S </mml:mi><mml:mi> K </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where the potential <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> acts as an energetic penalty. The exponential term</p>
        <disp-formula id="FD30">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>exp</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>θ</mml:mi>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>plays the role of a Boltzmann weight: trajectories passing through regions of high curvature or high energy are exponentially suppressed, while smoother, low-energy trajectories contribute more significantly.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec9">
      <title>9. Complete Geometric Energy Model</title>
      <sec id="sec9dot1">
        <title>9.1. General Principle</title>
        <p>The geometric structure induced by the RKHS embedding provides a natural way to define a total energy functional that governs learning. This energy combines three components: a data fitting term, an extrinsic curvature term, and a mean curvature term.</p>
      </sec>
      <sec id="sec9dot2">
        <title>9.2. Data Fitting Energy</title>
        <disp-formula id="FD31">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>data</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>F</mml:mi>
                        <mml:mi>θ</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec9dot3">
        <title>9.3. Extrinsic Geometric Energy</title>
        <disp-formula id="FD32">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>geom</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mi>ℒ</mml:mi>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec9dot4">
        <title>9.4. Mean Curvature Contribution to Total Energy</title>
        <disp-formula id="FD33">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>MC</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                          <mml:mi>H</mml:mi>
                          <mml:mo>‖</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mtext>d</mml:mtext>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec9dot5">
        <title>9.5. Total Energy</title>
        <disp-formula id="FD34">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>data</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>geom</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>MC</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mn>0.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec9dot6">
        <title>9.6. Riemannian Gradient</title>
        <disp-formula id="FD35">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>grad</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Π</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>θ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mo>∇</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>θ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>grad</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>h</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>θ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec9dot7">
        <title>9.7. Physical Meaning of the Total Energy Model</title>
        <p>Each term has a clear physical meaning:</p>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> data </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> pulls the model toward the data,<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> geom </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> penalizes extrinsic curvature,<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> MC </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> acts as a membrane tension,the Riemannian gradient ensures intrinsic consistency. </p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec10">
      <title>10. Applications and Interpretations</title>
      <p>The geometric and energetic framework has several practical implications:</p>
      <p>Representation stability: penalizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stabilizes the geometry of the output manifold. Noise robustness: a less curved manifold is less sensitive to input perturbations. Generalization: geometric regularization controls extrinsic complexity. Interpretability: curvature provides a geometric measure of sensitivity. </p>
      <p>The interplay between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is particularly informative: <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℒ </mml:mi></mml:math></inline-formula> captures local bending and sensitivity, while <inline-formula><mml:math><mml:mi> H </mml:mi></mml:math></inline-formula> reflects global geometric tension. Together, they provide a multi-scale description of the complexity of the learned representation.</p>
    </sec>
    <sec id="sec11">
      <title>11. Experiments and Validation</title>
      <p>This section presents several experiments illustrating the benefits of the geometric and energetic framework developed above.</p>
      <sec id="sec11dot1">
        <title>11.1. Experimental Setup</title>
        <p>We consider three families of datasets:</p>
        <p>Synthetic datasets: two-moons, concentric circles, intertwined spirals. Image datasets: MNIST and Fashion-MNIST (reduced resolution). Tabular datasets: standard UCI-type classification tasks. </p>
        <p>We evaluate several architectures: </p>
        <p>MLP-3: fully connected network with three hidden layers. CNN-Small: small convolutional network. ResNet-18 (reduced): lightweight residual network. </p>
        <p>Training schemes:</p>
        <p>Baseline (ERM + cross-entropy), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> regularization, Spectral norm regularization, G-RKHS (extrinsic curvature), G-RKHS+MC (extrinsic + mean curvature). </p>
        <p>Hyperparameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are selected by cross-validation. All experiments are repeated over 5 random seeds.</p>
      </sec>
      <sec id="sec11dot2">
        <title>11.2. Curvature Measurement</title>
        <p>We approximate:</p>
        <disp-formula id="FD36">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mi>ℒ</mml:mi>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>ℒ</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mi>H</mml:mi>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>p</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>using finite differences and local tangent bases.</p>
      </sec>
      <sec id="sec11dot3">
        <title>11.3. Experiment 1: Synthetic Classification</title>
        <p>Baseline models produce highly curved decision boundaries. Geometric regularization smooths these boundaries and improves accuracy.</p>
        <p>The impact of geometric regularization on synthetic datasets is summarized in <bold>Table 1</bold>, which reports test accuracy together with extrinsic and mean curvature values.</p>
        <p><bold>Table 1</bold><bold>.</bold> Synthetic datasets: test accuracy and curvature (mean over 5 runs).</p>
        <table-wrap id="tbl1">
          <label>Table 1</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Method</td>
                <td>Accuracy (%)</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>‖</mml:mo>
                              <mml:mi>ℒ</mml:mi>
                              <mml:mo>‖</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>‖</mml:mo>
                              <mml:mi>H</mml:mi>
                              <mml:mo>‖</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Baseline</td>
                <td>96.2 ± 0.4</td>
                <td>12.8</td>
                <td>7.4</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>L</italic>
                  <sup>2</sup>
                </td>
                <td>96.5 ± 0.3</td>
                <td>10.1</td>
                <td>6.2</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Spectral Norm</td>
                <td>97.1 ± 0.5</td>
                <td>8.4</td>
                <td>5.7</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS</td>
                <td>98.4 ± 0.2</td>
                <td>4.1</td>
                <td>2.3</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS + MC</td>
                <td>98.7 ± 0.1</td>
                <td>2.8</td>
                <td>1.4</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec11dot4">
        <title>11.4. Experiment 2: Noise Robustness</title>
        <p>Gaussian perturbations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ↦ </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ε </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> ~ </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> N </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mi> I </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Robustness to Gaussian noise is presented in <bold>Table 2</bold>, showing that curvature-based regularization significantly improves performance under increasing perturbation levels.</p>
        <p><bold>Table 2</bold><bold>.</bold> Robustness under gaussian noise.</p>
        <table-wrap id="tbl2">
          <label>Table 2</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Method</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0.1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0.2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0.3</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Baseline</td>
                <td>89.4</td>
                <td>72.1</td>
                <td>51.3</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>L</italic>
                  <sup>2</sup>
                </td>
                <td>90.2</td>
                <td>74.8</td>
                <td>54.0</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Spectral Norm</td>
                <td>92.5</td>
                <td>78.3</td>
                <td>58.1</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS</td>
                <td>95.8</td>
                <td>85.4</td>
                <td>71.2</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS + MC</td>
                <td>96.3</td>
                <td>87.1</td>
                <td>74.5</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec11dot5">
        <title>11.5. Experiment 3: Generalization on Real Data</title>
        <p>Generalization performance on MNIST, Fashion-MNIST, and tabular datasets is reported in <bold>Table 3</bold>, where G-RKHS and G-RKHS + MC consistently outperform baseline and classical regularization schemes.</p>
        <p><bold>Table 3</bold><bold>.</bold> Generalization performance (test accuracy in %).</p>
        <table-wrap id="tbl3">
          <label>Table 3</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Method</td>
                <td>MNIST</td>
                <td>Fashion-MNIST</td>
                <td>Tabular</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Baseline</td>
                <td>98.1</td>
                <td>89.4</td>
                <td>84.2</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>L</italic>
                  <sup>2</sup>
                </td>
                <td>98.3</td>
                <td>90.1</td>
                <td>85.0</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>Spectral Norm</td>
                <td>98.4</td>
                <td>90.7</td>
                <td>85.6</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS</td>
                <td>98.7</td>
                <td>91.8</td>
                <td>87.1</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>G-RKHS + MC</td>
                <td>98.8</td>
                <td>92.3</td>
                <td>87.9</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec11dot6">
        <title>11.6. Energy Analysis</title>
        <p>Geometric regularization yields smoother, more stable energy descent and correlates with improved robustness and generalization.</p>
        <p>The evolution of the total energy during training for Baseline, G-RKHS, and G-RKHS + MC is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>, illustrating the stabilizing effect of geometric regularization.</p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/7405613-rId224.jpeg?20260828013228" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 4</bold><bold>.</bold> Illustrative evolution of the total energy across training epochs for Baseline, G-RKHS, and G-RKHS + MC.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec12">
      <title>12. Discussion and Perspectives</title>
      <sec id="sec12dot1">
        <title>12.1. Summary</title>
        <p>The RKHS-geometry-energy framework coherently connects:</p>
        <p>extrinsic differential geometry, stochastic diffusions, energy-based modeling, deep learning. </p>
        <p>Learning becomes a geometric flow on an immersed manifold, driven by a total energy balancing data fitting and geometric regularity.</p>
      </sec>
      <sec id="sec12dot2">
        <title>12.2. Perspectives</title>
        <p>Future directions include:</p>
        <p>1) Extension to deep CNNs, transformers, and recurrent networks. </p>
        <p>2) Intrinsic optimization based on geodesics. </p>
        <p>3) Geometric analysis of gradient dynamics. </p>
        <p>4) Adaptive curvature-based regularization. </p>
        <p>5) Adversarial robustness via curvature control. </p>
        <p>6) Geometric interpretability in sensitive domains. </p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec13">
      <title>13. Conclusions</title>
      <p>We introduced a complete geometric and energetic framework for analyzing deep neural networks, based on embedding the output manifold into a RKHS. This induces a natural Riemannian structure, a Levi-Civita connection, a second fundamental form, and a mean curvature vector. We showed how the RKHS gradient induces an intrinsic Riemannian gradient, and how backpropagation corresponds to its projection onto the parameter manifold. The geometric generator and Feynman-Kac representation provide a stochastic and energetic interpretation of learning.</p>
      <p>Experiments confirm that geometric regularization improves stability, robustness, and generalization. Controlling extrinsic curvature leads to smoother decision boundaries and more stable representations. The framework opens promising directions for intrinsic optimization, adaptive geometric regularization, and applications requiring stability and interpretability.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Amari, S. (2016) Information Geometry and Its Applications. Springer. https://doi.org/10.1007/978-4-431-55978-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-4-431-55978-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-4-431-55978-8">https://doi.org/10.1007/978-4-431-55978-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Amari, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Information Geometry and Its Applications</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-4-431-55978-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bronstein, M., Bruna, J., Cohen, T. and Veličković, P. (2021) Geometric Deep Learning. arXiv: 2104.13478.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bronstein, M.</string-name>
              <string-name>Bruna, J.</string-name>
              <string-name>Cohen, T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>Geometric Deep Learning</article-title>
            <fpage>2104</fpage>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">do Carmo, M. (1992) Riemannian Geometry. Birkhäuser. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2201-7 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4757-2201-7</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2201-7">https://doi.org/10.1007/978-1-4757-2201-7</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Carmo, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1992</year>
            <article-title>Riemannian Geometry</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4757-2201-7</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lee, J.M. (2012) Introduction to Smooth Manifolds. Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9982-5 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4419-9982-5</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9982-5">https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9982-5</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lee, J.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>Introduction to Smooth Manifolds</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-4419-9982-5</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Petersen, P. (2016) Riemannian Geometry. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26654-1 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-26654-1</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-319-26654-1">https://doi.org/10.1007/978-3-319-26654-1</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Petersen, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Riemannian Geometry</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-319-26654-1</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Schölkopf, B. and Smola, A. (2002) Learning with Kernels: Support Vector Machines, Regularization, Optimization, and Beyond. MIT Press. https://doi.org/10.7551/mitpress/4175.001.0001 <pub-id pub-id-type="doi">10.7551/mitpress/4175.001.0001</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.7551/mitpress/4175.001.0001">https://doi.org/10.7551/mitpress/4175.001.0001</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Smola, A.</string-name>
              <string-name>Machines, R</string-name>
            </person-group>
            <year>2002</year>
            <article-title>Learning with Kernels: Support Vector Machines, Regularization, Optimization, and Beyond</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.7551/mitpress/4175.001.0001</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wahba, G. (1990) Spline Models for Observational Data. SIAM. https://doi.org/10.1137/1.9781611970128 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1.9781611970128</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/1.9781611970128">https://doi.org/10.1137/1.9781611970128</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wahba, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>Spline Models for Observational Data</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1.9781611970128</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Calin, O. (2020) Deep Learning Architectures: A Mathematical Approach. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36721-3 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-030-36721-3</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-030-36721-3">https://doi.org/10.1007/978-3-030-36721-3</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Calin, O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2020</year>
            <article-title>Deep Learning Architectures: A Mathematical Approach</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-030-36721-3</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Mallat, S. (2016) Understanding Deep Convolutional Networks. <italic>Philosophical Transactions of the Royal Society A</italic>, 374, Article ID: 20150203. https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0203 <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2015.0203</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">26953183</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0203">https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0203</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mallat, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Understanding Deep Convolutional Networks</article-title>
            <source>Philosophical Transactions of the Royal Society A</source>
            <volume>374</volume>
            <fpage>201502</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2015.0203</pub-id>
            <pub-id pub-id-type="pmid">26953183</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Rapelanoro-Rabenja, H. (2025) Stochastic Complexity: Long Memory, Non-Gaussian Chaos, and Energy Dynamics in Hilbert Space. HAL Preprint, hal-05522560v2. https://ehess.hal.science/hal-05522560v2</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Rapelanoro-Rabenja, H.</string-name>
              <string-name>Memory, N</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Stochastic Complexity: Long Memory, Non-Gaussian Chaos, and Energy Dynamics in Hilbert Space</article-title>
            <source>HAL Preprint</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>