作为一种成功的自我监督学习方法,对比学习旨在学习输入样本扭曲之间共享的不变信息。尽管对比度学习在抽样策略和架构设计方面取得了持续的进步,但仍然存在两个持续的缺陷:任务 - 核定信息的干扰和样本效率低下,这与琐碎的恒定解决方案的反复存在有关。从维度分析的角度来看,我们发现尺寸的冗余和尺寸混杂因素是现象背后的内在问题,并提供了实验证据来支持我们的观点。我们进一步提出了一种简单而有效的方法metamask,这是元学习学到的维度面膜的缩写,以学习反对维度冗余和混杂因素的表示形式。 MetAmask采用冗余技术来解决尺寸的冗余问题,并创新地引入了尺寸掩模,以减少包含混杂因子的特定维度的梯度效应,该效果通过采用元学习范式进行培训,以改善掩盖掩盖性能的目标典型的自我监督任务的表示。与典型的对比方法相比,我们提供了坚实的理论分析以证明元掩体可以获得下游分类的更严格的风险范围。从经验上讲,我们的方法在各种基准上实现了最先进的性能。
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对比度学习重要的是什么?我们认为,对比度学习在很大程度上取决于信息丰富的特征或“硬”(正面或负面)特征。早期作品包括通过应用复杂的数据增强和较大的批量尺寸或内存库以及最近的作品设计精心设计的采样方法来探索信息丰富的功能,包括更有信息的功能。探索此类功能的关键挑战是,通过应用随机数据增强来生成源多视图数据,这使得始终在增强数据中添加有用的信息是不可行的。因此,从这种增强数据中学到的功能的信息有限。作为回应,我们建议直接增强潜在空间中的特征,从而在没有大量输入数据的情况下学习判别性表示。我们执行一种元学习技术来构建通过考虑编码器的性能来更新其网络参数的增强生成器。但是,输入数据不足可能会导致编码器学习折叠功能,从而导致增强发生器故障。在目标函数中进一步添加了新的注入边缘的正则化,以避免编码器学习退化映射。为了对比一个梯度背部传播步骤中的所有特征,我们采用了提出的优化驱动的统一对比损失,而不是常规的对比损失。从经验上讲,我们的方法在几个基准数据集上实现了最新的结果。
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尽管自我监督的学习技术通常用于通过建模多种观点来从未标记的数据中挖掘隐性知识,但尚不清楚如何在复杂且不一致的环境中执行有效的表示学习。为此,我们提出了一种方法,特别是一致性和互补网络(Coconet),该方法利用了严格的全局视图一致性和局部跨视图互补性,以维护正则化,从而从多个视图中全面学习表示形式。在全球阶段,我们认为关键知识在观点之间隐含地共享,并增强编码器以从数据中捕获此类知识可以提高学习表示表示的可区分性。因此,保留多种观点的全球一致性可确保获得常识。 Coconet通过利用基于广义切成薄片的Wasserstein距离利用有效的差异度量测量来对齐视图的概率分布。最后,在本地阶段,我们提出了一个启发式互补性因素,该因素是跨观看歧视性知识的,它指导编码者不仅要学习视图的可辨别性,而且还学习跨视图互补信息。从理论上讲,我们提供了我们提出的椰子的基于信息理论的分析。从经验上讲,为了研究我们方法的改善,我们进行了足够的实验验证,这表明椰子的表现优于最先进的自我监督方法,这证明了这种隐含的一致性和互补性可以增强正则化的能力潜在表示的可区分性。
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最近的作品以自我监督的方式探索学习图表表示。在图形对比学习中,基准方法应用各种图形增强方法。但是,大多数增强方法都是不可学习的,这导致发出不束缚的增强图。这种增强可以缩短曲线图对比学学习方法的表现能力。因此,我们激励我们的方法通过可学习的图形增强器来生成增强图,称为元图形增强器(Mega)。然后,我们阐明了“良好”的图形增强必须在特征级别的实例级别和信息性上具有均匀性。为此,我们提出了一种新颖的方法来学习图形增强者,可以以统一和信息性产生增强。图表增强器的目的是促进我们的特征提取网络,以学习更辨别的特征表示,这激励我们提出元学范式。经验上,多个基准数据集的实验表明,Mega优于图形自我监督学习任务中的最先进的方法。进一步的实验研究证明了巨型术语的有效性。
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Inspired by the impressive success of contrastive learning (CL), a variety of graph augmentation strategies have been employed to learn node representations in a self-supervised manner. Existing methods construct the contrastive samples by adding perturbations to the graph structure or node attributes. Although impressive results are achieved, it is rather blind to the wealth of prior information assumed: with the increase of the perturbation degree applied on the original graph, 1) the similarity between the original graph and the generated augmented graph gradually decreases; 2) the discrimination between all nodes within each augmented view gradually increases. In this paper, we argue that both such prior information can be incorporated (differently) into the contrastive learning paradigm following our general ranking framework. In particular, we first interpret CL as a special case of learning to rank (L2R), which inspires us to leverage the ranking order among positive augmented views. Meanwhile, we introduce a self-ranking paradigm to ensure that the discriminative information among different nodes can be maintained and also be less altered to the perturbations of different degrees. Experiment results on various benchmark datasets verify the effectiveness of our algorithm compared with the supervised and unsupervised models.
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基于对比度学习(CL)以成对的方式学习视觉表示。尽管流行的CL模型取得了长足的进步,但在本文中,我们发现了一种不断被忽视的现象:当CL模型接受完整图像训练时,以完整图像测试的性能要比前景区域的表现更好。当CL模型接受前景区域训练时,以完整图像测试的性能要比前景区域差。该观察结果表明,图像中的背景可能会干扰模型学习语义信息及其影响尚未完全消除。为了解决这个问题,我们建立了一个结构性因果模型(SCM),以建模背景作为混杂因素。我们提出了一种基于后门调整的正则化方法,即用元语义正常器(ICL-MSR)进行介入的对比度学习,以对所提出的SCM进行因果干预。可以将ICL-MSR纳入任何现有的CL方法中,以减轻代表学习的背景干扰。从理论上讲,我们证明ICL-MSR达到了更严格的误差。从经验上讲,我们在多个基准数据集上的实验表明,ICL-MSR能够改善不同最先进的CL方法的性能。
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对比学习(CL)是自我监督学习(SSL)最成功的范式之一。它以原则上的方式考虑了两个增强的“视图”,同一图像是正面的,将其拉近,所有其他图像都是负面的。但是,在基于CL的技术的令人印象深刻的成功之后,它们的配方通常依赖于重型设置,包括大型样品批次,广泛的培训时代等。因此,我们有动力解决这些问题并建立一个简单,高效但有竞争力的问题对比学习的基线。具体而言,我们从理论和实证研究中鉴定出对广泛使用的Infonce损失的显着负阳性耦合(NPC)效应,从而导致有关批处理大小的不合适的学习效率。通过消除NPC效应,我们提出了脱钩的对比度学习(DCL)损失,该损失从分母中删除了积极的术语,并显着提高了学习效率。 DCL对竞争性表现具有较小的对亚最佳超参数的敏感性,既不需要SIMCLR中的大批量,Moco中的动量编码或大型时代。我们以各种基准来证明,同时表现出对次优的超参数敏感的鲁棒性。值得注意的是,具有DCL的SIMCLR在200个时期内使用批次尺寸256实现68.2%的Imagenet-1K TOP-1精度,在预训练中的表现优于其SIMCLR基线6.4%。此外,DCL可以与SOTA对比度学习方法NNCLR结合使用,以达到72.3%的Imagenet-1k Top-1精度,在400个时期的512批次大小中,这代表了对比学习中的新SOTA。我们认为DCL为将来的对比SSL研究提供了宝贵的基准。
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在深度学习研究中,自学学习(SSL)引起了极大的关注,引起了计算机视觉和遥感社区的兴趣。尽管计算机视觉取得了很大的成功,但SSL在地球观测领域的大部分潜力仍然锁定。在本文中,我们对在遥感的背景下为计算机视觉的SSL概念和最新发展提供了介绍,并回顾了SSL中的概念和最新发展。此外,我们在流行的遥感数据集上提供了现代SSL算法的初步基准,从而验证了SSL在遥感中的潜力,并提供了有关数据增强的扩展研究。最后,我们确定了SSL未来研究的有希望的方向的地球观察(SSL4EO),以铺平了两个领域的富有成效的相互作用。
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从一个非常少数标记的样品中学习新颖的课程引起了机器学习区域的越来越高。最近关于基于元学习或转移学习的基于范例的研究表明,良好特征空间的获取信息可以是在几次拍摄任务上实现有利性能的有效解决方案。在本文中,我们提出了一种简单但有效的范式,该范式解耦了学习特征表示和分类器的任务,并且只能通过典型的传送学习培训策略从基类嵌入体系结构的特征。为了在每个类别内保持跨基地和新类别和辨别能力的泛化能力,我们提出了一种双路径特征学习方案,其有效地结合了与对比特征结构的结构相似性。以这种方式,内部级别对齐和级别的均匀性可以很好地平衡,并且导致性能提高。三个流行基准测试的实验表明,当与简单的基于原型的分类器结合起来时,我们的方法仍然可以在电感或转换推理设置中的标准和广义的几次射击问题达到有希望的结果。
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蒙面图像建模(MIM)在各种视觉任务上取得了令人鼓舞的结果。但是,学到的表示形式的有限可区分性表现出来,使一个更强大的视力学习者还有很多值得一试。为了实现这一目标,我们提出了对比度蒙面的自动编码器(CMAE),这是一种新的自我监督的预训练方法,用于学习更全面和有能力的视觉表示。通过详细统一的对比度学习(CL)和掩盖图像模型(MIM),CMAE利用了它们各自的优势,并以强大的实例可辨别性和局部的可感知来学习表示形式。具体而言,CMAE由两个分支组成,其中在线分支是不对称的编码器编码器,而目标分支是动量更新的编码器。在培训期间,在线编码器从蒙面图像的潜在表示中重建了原始图像,以学习整体特征。馈送完整图像的目标编码器通过其在线学习通过对比度学习增强了功能可区分性。为了使CL与MIM兼容,CMAE引入了两个新组件,即用于生成合理的正视图和特征解码器的像素移位,以补充对比度对的特征。多亏了这些新颖的设计,CMAE可以有效地提高了MIM对应物的表示质量和转移性能。 CMAE在图像分类,语义分割和对象检测的高度竞争基准上实现了最先进的性能。值得注意的是,CMAE-BASE在Imagenet上获得了$ 85.3 \%$ $ TOP-1的准确性和$ 52.5 \%$ MIOU的ADE20K,分别超过了$ 0.7 \%\%$ $和$ 1.8 \%$ $。代码将公开可用。
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在本文中,我们研究了在非全粒图上进行节点表示学习的自我监督学习的问题。现有的自我监督学习方法通​​常假定该图是同质的,其中链接的节点通常属于同一类或具有相似的特征。但是,这种同质性的假设在现实图表中并不总是正确的。我们通过为图神经网络开发脱钩的自我监督学习(DSSL)框架来解决这个问题。 DSSL模仿了节点的生成过程和语义结构的潜在变量建模的链接,该过程将不同邻域之间的不同基础语义解散到自我监督的节点学习过程中。我们的DSSL框架对编码器不可知,不需要预制的增强,因此对不同的图表灵活。为了通过潜在变量有效地优化框架,我们得出了自我监督目标的较低范围的证据,并开发了具有变异推理的可扩展培训算法。我们提供理论分析,以证明DSSL享有更好的下游性能。与竞争性的自我监督学习基线相比,对各种类图基准的广泛实验表明,我们提出的框架可以显着取得更好的性能。
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Contrastive learning methods based on InfoNCE loss are popular in node representation learning tasks on graph-structured data. However, its reliance on data augmentation and its quadratic computational complexity might lead to inconsistency and inefficiency problems. To mitigate these limitations, in this paper, we introduce a simple yet effective contrastive model named Localized Graph Contrastive Learning (Local-GCL in short). Local-GCL consists of two key designs: 1) We fabricate the positive examples for each node directly using its first-order neighbors, which frees our method from the reliance on carefully-designed graph augmentations; 2) To improve the efficiency of contrastive learning on graphs, we devise a kernelized contrastive loss, which could be approximately computed in linear time and space complexity with respect to the graph size. We provide theoretical analysis to justify the effectiveness and rationality of the proposed methods. Experiments on various datasets with different scales and properties demonstrate that in spite of its simplicity, Local-GCL achieves quite competitive performance in self-supervised node representation learning tasks on graphs with various scales and properties.
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The past two decades have seen increasingly rapid advances in the field of multi-view representation learning due to it extracting useful information from diverse domains to facilitate the development of multi-view applications. However, the community faces two challenges: i) how to learn robust representations from a large amount of unlabeled data to against noise or incomplete views setting, and ii) how to balance view consistency and complementary for various downstream tasks. To this end, we utilize a deep fusion network to fuse view-specific representations into the view-common representation, extracting high-level semantics for obtaining robust representation. In addition, we employ a clustering task to guide the fusion network to prevent it from leading to trivial solutions. For balancing consistency and complementary, then, we design an asymmetrical contrastive strategy that aligns the view-common representation and each view-specific representation. These modules are incorporated into a unified method known as CLustering-guided cOntrastiVE fusioN (CLOVEN). We quantitatively and qualitatively evaluate the proposed method on five datasets, demonstrating that CLOVEN outperforms 11 competitive multi-view learning methods in clustering and classification. In the incomplete view scenario, our proposed method resists noise interference better than those of our competitors. Furthermore, the visualization analysis shows that CLOVEN can preserve the intrinsic structure of view-specific representation while also improving the compactness of view-commom representation. Our source code will be available soon at https://github.com/guanzhou-ke/cloven.
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对比度学习(CL)方法有效地学习数据表示,而无需标记监督,在该方法中,编码器通过单VS-MONY SOFTMAX跨透镜损失将每个正样本在多个负样本上对比。通过利用大量未标记的图像数据,在Imagenet上预先训练时,最近的CL方法获得了有希望的结果,这是一个具有均衡图像类的曲制曲线曲线集。但是,当对野外图像进行预训练时,它们往往会产生较差的性能。在本文中,为了进一步提高CL的性能并增强其对未经保育数据集的鲁棒性,我们提出了一种双重的CL策略,该策略将其内部查询的正(负)样本对比,然后才能决定多么强烈地拉动(推)。我们通过对比度吸引力和对比度排斥(CACR)意识到这一策略,这使得查询不仅发挥了更大的力量来吸引更遥远的正样本,而且可以驱除更接近的负面样本。理论分析表明,CACR通过考虑正/阴性样品的分布之间的差异来概括CL的行为,而正/负样品的分布通常与查询独立进行采样,并且它们的真实条件分布给出了查询。我们证明了这种独特的阳性吸引力和阴性排斥机制,这有助于消除在数据集的策划较低时尤其有益于数据及其潜在表示的统一先验分布的需求。对许多标准视觉任务进行的大规模大规模实验表明,CACR不仅在表示学习中的基准数据集上始终优于现有的CL方法,而且在对不平衡图像数据集进行预训练时,还表现出更好的鲁棒性。
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对比表示学习旨在通过估计数据的多个视图之间的共享信息来获得有用的表示形式。在这里,数据增强的选择对学会表示的质量很敏感:随着更难的应用,数据增加了,视图共享更多与任务相关的信息,但也可以妨碍表示代表的概括能力。在此激励的基础上,我们提出了一种新的强大的对比度学习计划,即r \'enyicl,可以通过利用r \'enyi差异来有效地管理更艰难的增强。我们的方法建立在r \'enyi差异的变异下限基础上,但是由于差异很大,对变异方法的使用是不切实际的。要应对这一挑战,我们提出了一个新颖的对比目标,该目标是进行变异估计的新型对比目标偏斜r \'enyi的分歧,并提供理论保证,以确保偏差差异如何导致稳定训练。我们表明,r \'enyi对比度学习目标执行先天的硬性负面样本和易于选择的阳性抽样学习有用的功能并忽略滋扰功能。通过在Imagenet上进行实验,我们表明,r \'enyi对比度学习具有更强的增强性能优于其他自我监督的方法,而无需额外的正则化或计算上的开销。图形和表格,显示了与其他对比方法相比的经验增益。
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Contrastive learning applied to self-supervised representation learning has seen a resurgence in recent years, leading to state of the art performance in the unsupervised training of deep image models. Modern batch contrastive approaches subsume or significantly outperform traditional contrastive losses such as triplet, max-margin and the N-pairs loss. In this work, we extend the self-supervised batch contrastive approach to the fully-supervised setting, allowing us to effectively leverage label information. Clusters of points belonging to the same class are pulled together in embedding space, while simultaneously pushing apart clusters of samples from different classes. We analyze two possible versions of the supervised contrastive (SupCon) loss, identifying the best-performing formulation of the loss. On ResNet-200, we achieve top-1 accuracy of 81.4% on the Ima-geNet dataset, which is 0.8% above the best number reported for this architecture. We show consistent outperformance over cross-entropy on other datasets and two ResNet variants. The loss shows benefits for robustness to natural corruptions, and is more stable to hyperparameter settings such as optimizers and data augmentations. Our loss function is simple to implement and reference TensorFlow code is released at https://t.ly/supcon 1 .
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Humans view the world through many sensory channels, e.g., the long-wavelength light channel, viewed by the left eye, or the high-frequency vibrations channel, heard by the right ear. Each view is noisy and incomplete, but important factors, such as physics, geometry, and semantics, tend to be shared between all views (e.g., a "dog" can be seen, heard, and felt). We investigate the classic hypothesis that a powerful representation is one that models view-invariant factors. We study this hypothesis under the framework of multiview contrastive learning, where we learn a representation that aims to maximize mutual information between different views of the same scene but is otherwise compact. Our approach scales to any number of views, and is viewagnostic. We analyze key properties of the approach that make it work, finding that the contrastive loss outperforms a popular alternative based on cross-view prediction, and that the more views we learn from, the better the resulting representation captures underlying scene semantics. Our approach achieves state-of-the-art results on image and video unsupervised learning benchmarks.
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Self-supervised learning (SSL) is rapidly closing BARLOW TWINS is competitive with state-of-the-art methods for self-supervised learning while being conceptually simpler, naturally avoiding trivial constant (i.e. collapsed) embeddings, and being robust to the training batch size.
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最近对比学习在从未标记数据学习视觉表现方面表现出显着进展。核心思想正在培训骨干,以不变的实例的不同增强。虽然大多数方法只能最大化两个增强数据之间的特征相似性,但我们进一步产生了更具挑战性的训练样本,并强迫模型继续预测这些硬样品上的判别表示。在本文中,我们提出了Mixsiam,传统暹罗网络的混合方法。一方面,我们将实例的两个增强图像输入到骨干,并通过执行两个特征的元素最大值来获得辨别结果。另一方面,我们将这些增强图像的混合物作为输入,并期望模型预测接近鉴别的表示。以这种方式,模型可以访问实例的更多变体数据样本,并继续预测它们的不变判别表示。因此,与先前的对比学习方法相比,学习模型更加强大。大型数据集的广泛实验表明,Mixsiam稳步提高了基线,并通过最先进的方法实现了竞争结果。我们的代码即将发布。
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图神经网络的自我监督学习(SSL)正在成为利用未标记数据的有前途的方式。当前,大多数方法基于从图像域改编的对比度学习,该学习需要视图生成和足够数量的负样本。相比之下,现有的预测模型不需要负面抽样,但缺乏关于借口训练任务设计的理论指导。在这项工作中,我们提出了lagraph,这是基于潜在图预测的理论基础的预测SSL框架。 lagraph的学习目标被推导为自我监督的上限,以预测未观察到的潜在图。除了改进的性能外,Lagraph还为包括基于不变性目标的预测模型的最新成功提供了解释。我们提供了比较毛发与不同领域中相关方法的理论分析。我们的实验结果表明,劳拉在性能方面的优势和鲁棒性对于训练样本量减少了图形级别和节点级任务。
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