深入学习模型遭受较旧阶段中课程的灾难性遗忘，因为它们在类增量学习设置中新阶段所引入的课程中受过培训。在这项工作中，我们表明灾难性忘记对模型预测的影响随着相同图像的方向的变化而变化，这是一种新的发现。基于此，我们提出了一种新的数据集合方法，该方法结合了图像的不同取向的预测，以帮助模型保留关于先前所见的类别的进一步信息，从而减少忘记模型预测的效果。但是，如果使用传统技术训练，我们无法直接使用数据集合方法。因此，我们还提出了一种新的双重增量学习框架，涉及共同培训网络，其中包括两个增量学习目标，即类渐进式学习目标以及我们提出的数据增量学习目标。在双增量学习框架中，每个图像属于两个类，即图像类（用于类增量学习）和方向类（用于数据增量学习）。在Class-Incremental学习中，每个新阶段都会引入一组新的类，并且模型无法从较旧阶段访问完整的培训数据。在我们提出的数据增量学习中，方向类在所有阶段保持相同，并且在类 - 增量学习中的新阶段引入的数据充当了这些方向类的新培训数据。我们经验证明双增量学习框架对数据集合方法至关重要。我们将拟议的课程逐步增量学习方法应用拟议方法，并经验表明我们的框架显着提高了这些方法的性能。

在课堂增量学习（CIL）设置中，在每个学习阶段将类别组引入模型。目的是学习到目前为止观察到的所有类别的统一模型表现。鉴于视觉变压器（VIT）在常规分类设置中的最新流行，一个有趣的问题是研究其持续学习行为。在这项工作中，我们为CIL开发了一个伪造的双蒸馏变压器，称为$ \ textrm {d}^3 \ textrm {前} $。提出的模型利用混合嵌套的VIT设计，以确保数据效率和可扩展性对小数据集和大数据集。与最近的基于VIT的CIL方法相反，我们的$ \ textrm {d}^3 \ textrm {前} $在学习新任务并仍然适用于大量增量任务时不会动态扩展其体系结构。 $ \ textrm {d}^3 \ textrm {oft} $的CIL行为的改善归功于VIT设计的两个基本变化。首先，我们将增量学习视为一个长尾分类问题，其中大多数新课程的大多数样本都超过了可用于旧课程的有限范例。为了避免对少数族裔的偏见，我们建议动态调整逻辑，以强调保留与旧任务相关的表示形式。其次，我们建议在学习跨任务进行时保留空间注意图的配置。这有助于减少灾难性遗忘，通过限制模型以将注意力保留到最歧视区域上。 $ \ textrm {d}^3 \ textrm {以前} $在CIFAR-100，MNIST，SVHN和Imagenet数据集的增量版本上获得了有利的结果。

Although deep learning approaches have stood out in recent years due to their state-of-the-art results, they continue to suffer from catastrophic forgetting, a dramatic decrease in overall performance when training with new classes added incrementally. This is due to current neural network architectures requiring the entire dataset, consisting of all the samples from the old as well as the new classes, to update the model-a requirement that becomes easily unsustainable as the number of classes grows. We address this issue with our approach to learn deep neural networks incrementally, using new data and only a small exemplar set corresponding to samples from the old classes. This is based on a loss composed of a distillation measure to retain the knowledge acquired from the old classes, and a cross-entropy loss to learn the new classes. Our incremental training is achieved while keeping the entire framework end-to-end, i.e., learning the data representation and the classifier jointly, unlike recent methods with no such guarantees. We evaluate our method extensively on the CIFAR-100 and Im-ageNet (ILSVRC 2012) image classification datasets, and show state-of-the-art performance.

Despite significant advances, the performance of state-of-the-art continual learning approaches hinges on the unrealistic scenario of fully labeled data. In this paper, we tackle this challenge and propose an approach for continual semi-supervised learning -- a setting where not all the data samples are labeled. An underlying issue in this scenario is the model forgetting representations of unlabeled data and overfitting the labeled ones. We leverage the power of nearest-neighbor classifiers to non-linearly partition the feature space and learn a strong representation for the current task, as well as distill relevant information from previous tasks. We perform a thorough experimental evaluation and show that our method outperforms all the existing approaches by large margins, setting a strong state of the art on the continual semi-supervised learning paradigm. For example, on CIFAR100 we surpass several others even when using at least 30 times less supervision (0.8% vs. 25% of annotations).

本文在课堂增量学习中使用视觉变压器（VIT）研究。令人惊讶的是，天真地应用Vit替代卷积神经网络（CNNS）导致性能下降。我们的分析揭示了三个天然使用VIT的问题：（a）vit在课程中较小时具有非常缓慢的会聚，（b）在比CNN的模型中观察到新类的更多偏差，并且（c）适当的学习率Vit太低，无法学习良好的分类器。基于此分析，我们展示了这些问题可以简单地通过使用现有技术来解决：使用卷积杆，平衡FineTuning来纠正偏置，以及分类器的更高学习率。我们的简单解决方案名为Vitil（Vit用于增量学习），为所有三类增量学习设置实现了全新的最先进的保证金，为研究界提供了强大的基线。例如，在ImageNet-1000上，我们的体内体达到69.20％的前1个精度为500个初始类别的15个初始类别，5个增量步骤（每次100个新类），表现优于leulir + dde ​​1.69％。对于10个增量步骤（100个新课程）的更具挑战性的协议，我们的方法优于PODNet 7.27％（65.13％与57.86％）。

Conventionally, deep neural networks are trained offline, relying on a large dataset prepared in advance. This paradigm is often challenged in real-world applications, e.g. online services that involve continuous streams of incoming data. Recently, incremental learning receives increasing attention, and is considered as a promising solution to the practical challenges mentioned above. However, it has been observed that incremental learning is subject to a fundamental difficulty -catastrophic forgetting, namely adapting a model to new data often results in severe performance degradation on previous tasks or classes. Our study reveals that the imbalance between previous and new data is a crucial cause to this problem. In this work, we develop a new framework for incrementally learning a unified classifier, i.e. a classifier that treats both old and new classes uniformly. Specifically, we incorporate three components, cosine normalization, less-forget constraint, and inter-class separation, to mitigate the adverse effects of the imbalance. Experiments show that the proposed method can effectively rebalance the training process, thus obtaining superior performance compared to the existing methods. On CIFAR-100 and ImageNet, our method can reduce the classification errors by more than 6% and 13% respectively, under the incremental setting of 10 phases.

Data-Free Class Incremental Learning (DFCIL) aims to sequentially learn tasks with access only to data from the current one. DFCIL is of interest because it mitigates concerns about privacy and long-term storage of data, while at the same time alleviating the problem of catastrophic forgetting in incremental learning. In this work, we introduce robust saliency guidance for DFCIL and propose a new framework, which we call RObust Saliency Supervision (ROSS), for mitigating the negative effect of saliency drift. Firstly, we use a teacher-student architecture leveraging low-level tasks to supervise the model with global saliency. We also apply boundary-guided saliency to protect it from drifting across object boundaries at intermediate layers. Finally, we introduce a module for injecting and recovering saliency noise to increase robustness of saliency preservation. Our experiments demonstrate that our method can retain better saliency maps across tasks and achieve state-of-the-art results on the CIFAR-100, Tiny-ImageNet and ImageNet-Subset DFCIL benchmarks. Code will be made publicly available.

在这个不断变化的世界中，必须不断学习新概念的能力。但是，深层神经网络在学习新类别时会遭受灾难性的遗忘。已经提出了许多减轻这种现象的作品，而其中大多数要么属于稳定性困境，要么陷入了过多的计算或储存开销。受到梯度增强算法的启发，以逐渐适应目标模型和上一个合奏模型之间的残差，我们提出了一种新颖的两阶段学习范式寄养物，使该模型能够适应新的类别。具体而言，我们首先动态扩展新模块，以适合原始模型的目标和输出之间的残差。接下来，我们通过有效的蒸馏策略删除冗余参数和特征尺寸，以维护单个骨干模型。我们在不同的设置下验证CIFAR-100和Imagenet-100/1000的方法寄养。实验结果表明，我们的方法实现了最先进的性能。代码可在以下网址获得：https：//github.com/g-u-n/eccv22-foster。

很少有人提出了几乎没有阶级的课程学习（FSCIL），目的是使深度学习系统能够逐步学习有限的数据。最近，一位先驱声称，通常使用的基于重播的课堂学习方法（CIL）是无效的，因此对于FSCIL而言并不是首选。如果真理，这对FSCIL领域产生了重大影响。在本文中，我们通过经验结果表明，采用数据重播非常有利。但是，存储和重播旧数据可能会导致隐私问题。为了解决此问题，我们或建议使用无数据重播，该重播可以通过发电机综合数据而无需访问真实数据。在观察知识蒸馏的不确定数据的有效性时，我们在发电机培训中强加了熵正则化，以鼓励更不确定的例子。此外，我们建议使用单速样标签重新标记生成的数据。这种修改使网络可以通过完全减少交叉渗透损失来学习，从而减轻了在常规知识蒸馏方法中平衡不同目标的问题。最后，我们对CIFAR-100，Miniimagenet和Cub-200展示了广泛的实验结果和分析，以证明我们提出的效果。

Neural networks are prone to catastrophic forgetting when trained incrementally on different tasks. Popular incremental learning methods mitigate such forgetting by retaining a subset of previously seen samples and replaying them during the training on subsequent tasks. However, this is not always possible, e.g., due to data protection regulations. In such restricted scenarios, one can employ generative models to replay either artificial images or hidden features to a classifier. In this work, we propose Genifer (GENeratIve FEature-driven image Replay), where a generative model is trained to replay images that must induce the same hidden features as real samples when they are passed through the classifier. Our technique therefore incorporates the benefits of both image and feature replay, i.e.: (1) unlike conventional image replay, our generative model explicitly learns the distribution of features that are relevant for classification; (2) in contrast to feature replay, our entire classifier remains trainable; and (3) we can leverage image-space augmentations, which increase distillation performance while also mitigating overfitting during the training of the generative model. We show that Genifer substantially outperforms the previous state of the art for various settings on the CIFAR-100 and CUB-200 datasets.

我们研究了类新型小说类发现的新任务（class-incd），该任务是指在未标记的数据集中发现新型类别的问题，该问题通过利用已在包含脱节的标签数据集上训练的预训练的模型，该模型已受过培训但是相关类别。除了发现新颖的课程外，我们还旨在维护模型识别先前看到的基本类别的能力。受到基于彩排的增量学习方法的启发，在本文中，我们提出了一种新颖的方法，以防止通过共同利用基类功能原型和特征级知识蒸馏来忘记对基础类的过去信息。我们还提出了一种自我训练的聚类策略，该策略同时将新颖的类别簇簇，并为基础和新颖类培训共同分类器。这使得我们的方法能够在课堂内设置中运行。我们的实验以三个共同的基准进行，表明我们的方法显着优于最先进的方法。代码可从https://github.com/oatmealliu/class-incd获得

本文研究持续学习（CL）的逐步学习（CIL）。已经提出了许多方法来处理CIL中的灾难性遗忘（CF）。大多数方法都会为单个头网络中所有任务的所有类别构建单个分类器。为了防止CF，一种流行的方法是记住以前任务中的少数样本，并在培训新任务时重播它们。但是，这种方法仍然患有严重的CF，因为在内存中仅使用有限的保存样本数量来更新或调整了先前任务的参数。本文提出了一种完全不同的方法，该方法使用变压器网络为每个任务（称为多头模型）构建一个单独的分类器（头部），称为更多。与其在内存中使用保存的样本在现有方法中更新以前的任务/类的网络，不如利用保存的样本来构建特定任务分类器（添加新的分类头），而无需更新用于先前任务/类的网络。新任务的模型经过培训，可以学习任务的类别，并且还可以检测到不是从相同数据分布（即，均分布（OOD））的样本。这使测试实例属于的任务的分类器能够为正确的类产生高分，而其他任务的分类器可以产生低分，因为测试实例不是来自这些分类器的数据分布。实验结果表明，更多的表现优于最先进的基线，并且自然能够在持续学习环境中进行OOD检测。

基于正规化的方法有利于缓解类渐进式学习中的灾难性遗忘问题。由于缺乏旧任务图像，如果分类器在新图像上产生类似的输出，它们通常会假设旧知识得到很好的保存。在本文中，我们发现他们的效果很大程度上取决于旧课程的性质：它们在彼此之间容易区分的课程上工作，但可能在更细粒度的群体上失败，例如，男孩和女孩。在SPIRIT中，此类方法将新数据项目投入到完全连接层中的权重向量中跨越的特征空间，对应于旧类。由此产生的预测在细粒度的旧课程上是相似的，因此，新分类器将逐步失去这些课程的歧视能力。为了解决这个问题，我们提出了一种无记忆生成的重播策略，通过直接从旧分类器生成代表性的旧图像并结合新的分类器培训的新数据来保留细粒度的旧阶级特征。为了解决所产生的样本的均化问题，我们还提出了一种分集体损失，使得产生的样品之间的Kullback Leibler（KL）发散。我们的方法最好是通过先前的基于正规化的方法补充，证明是为了易于区分的旧课程有效。我们验证了上述关于CUB-200-2011，CALTECH-101，CIFAR-100和微小想象的设计和见解，并表明我们的策略优于现有的无记忆方法，并具有清晰的保证金。代码可在https://github.com/xmengxin/mfgr获得

我们考虑了类增量学习（CIL）问题，其中学习代理人通过逐步到达的培训数据批次不断学习新课程，并旨在在迄今为止所学的所有课程中很好地预测。问题的主要挑战是灾难性的遗忘，对于基于典范的示例性记忆方法，通常众所周知，遗忘通常是由于分类评分偏差引起的，该分类得分偏差是由于新类和新类之间的数据失衡而注射的旧课（在示例记忆中）。尽管已经提出了几种方法来通过一些其他后处理（例如，得分重新缩放或平衡的微调）来纠正这种分数偏见，但没有对这种偏见的根本原因进行系统分析。为此，我们分析了通过组合所有旧类和新类的输出得分来计算SoftMax概率的主要原因。然后，我们提出了一种新方法，称为分离的软磁性学习（SS-IL），该方法由分离的SoftMax（SS）输出层组成，结合了任务知识蒸馏（TKD）来解决此类偏见。在几个大规模CIL基准数据集的广泛实验结果中，我们通过在没有任何其他后处理的情况下获得更加平衡的预测分数来表明我们的SS-IL实现了强大的最新准确性。

虽然灾难性遗忘的概念是直截了当的，但缺乏对其原因的研究。在本文中，我们系统地探索并揭示了课堂增量学习中灾难性遗忘的三个原因（CIL）。从代表学习的角度来看，（i）当学习者未能正确对准相同相位数据时，逐步忘记在训练所得和（ii）当学习者混淆当前相数据时发生相互相互混淆上一阶段。从特定于任务特定的角度来看，CIL模型遭受了（iii）分类器偏差的问题。在调查现有策略后，我们观察到缺乏关于如何防止相互局部混淆的研究。要启动对该具体问题的研究，我们提出了一种简单但有效的框架，CIL（C4IL）的对比阶级浓度。我们的框架利用了对比度学习的阶级集中效应，产生了具有更好的级别的紧凑性和阶级间可分离的表示分布。经验上，我们观察到C4IL显着降低了相互相连的概率，并且结果提高了多个数据集的多个CIL设置的性能。

最近的自我监督学习方法能够学习高质量的图像表示，并通过监督方法关闭差距。但是，这些方法无法逐步获取新的知识 - 事实上，它们实际上主要仅用为具有IID数据的预训练阶段。在这项工作中，我们在没有额外的记忆或重放的情况下调查持续学习制度的自我监督方法。为防止忘记以前的知识，我们提出了功能正规化的使用。我们将表明，朴素的功能正则化，也称为特征蒸馏，导致可塑性的低可塑性，因此严重限制了连续的学习性能。为了解决这个问题，我们提出了预测的功能正则化，其中一个单独的投影网络确保新学习的特征空间保留了先前的特征空间的信息，同时允许学习新功能。这使我们可以防止在保持学习者的可塑性时忘记。针对应用于自我监督的其他增量学习方法的评估表明我们的方法在不同场景和多个数据集中获得竞争性能。

深度学习模型在逐步学习新任务时遭受灾难性遗忘。已经提出了增量学习，以保留旧课程的知识，同时学习识别新课程。一种典型的方法是使用一些示例来避免忘记旧知识。在这种情况下，旧类和新课之间的数据失衡是导致模型性能下降的关键问题。由于数据不平衡，已经设计了几种策略来纠正新类别的偏见。但是，他们在很大程度上依赖于新旧阶层之间偏见关系的假设。因此，它们不适合复杂的现实世界应用。在这项研究中，我们提出了一种假设不足的方法，即多粒性重新平衡（MGRB），以解决此问题。重新平衡方法用于减轻数据不平衡的影响；但是，我们从经验上发现，他们将拟合新的课程。为此，我们进一步设计了一个新颖的多晶正式化项，该项使模型还可以考虑除了重新平衡数据之外的类别的相关性。类层次结构首先是通过将语义或视觉上类似类分组来构建的。然后，多粒性正则化将单热标签向量转换为连续的标签分布，这反映了基于构造的类层次结构的目标类别和其他类之间的关系。因此，该模型可以学习类间的关系信息，这有助于增强新旧课程的学习。公共数据集和现实世界中的故障诊断数据集的实验结果验证了所提出的方法的有效性。

新课程经常出现在我们不断变化的世界中，例如社交媒体中的新兴主题和电子商务中的新产品。模型应识别新的类，同时保持对旧类的可区分性。在严重的情况下，只有有限的新颖实例可以逐步更新模型。在不忘记旧课程的情况下识别几个新课程的任务称为少数类的课程学习（FSCIL）。在这项工作中，我们通过学习多相增量任务（limit）提出了一个基于元学习的FSCIL的新范式，该任务从基本数据集中综合了伪造的FSCIL任务。假任务的数据格式与“真实”的增量任务一致，我们可以通过元学习构建可概括的特征空间。此外，限制还基于变压器构建了一个校准模块，该模块将旧类分类器和新类原型校准为相同的比例，并填补语义间隙。校准模块还可以自适应地将具有设置对集合函数的特定于实例的嵌入方式化。限制有效地适应新课程，同时拒绝忘记旧课程。在三个基准数据集（CIFAR100，Miniimagenet和Cub200）和大规模数据集上进行的实验，即Imagenet ILSVRC2012验证以实现最新性能。

We motivate Energy-Based Models (EBMs) as a promising model class for continual learning problems. Instead of tackling continual learning via the use of external memory, growing models, or regularization, EBMs change the underlying training objective to cause less interference with previously learned information. Our proposed version of EBMs for continual learning is simple, efficient, and outperforms baseline methods by a large margin on several benchmarks. Moreover, our proposed contrastive divergence-based training objective can be combined with other continual learning methods, resulting in substantial boosts in their performance. We further show that EBMs are adaptable to a more general continual learning setting where the data distribution changes without the notion of explicitly delineated tasks. These observations point towards EBMs as a useful building block for future continual learning methods.

Lifelong learning has attracted much attention, but existing works still struggle to fight catastrophic forgetting and accumulate knowledge over long stretches of incremental learning. In this work, we propose PODNet, a model inspired by representation learning. By carefully balancing the compromise between remembering the old classes and learning new ones, PODNet fights catastrophic forgetting, even over very long runs of small incremental tasks -a setting so far unexplored by current works. PODNet innovates on existing art with an efficient spatialbased distillation-loss applied throughout the model and a representation comprising multiple proxy vectors for each class. We validate those innovations thoroughly, comparing PODNet with three state-of-the-art models on three datasets: CIFAR100, ImageNet100, and ImageNet1000. Our results showcase a significant advantage of PODNet over existing art, with accuracy gains of 12.10, 6.51, and 2.85 percentage points, respectively. 5