类增量学习（CIL）旨在以相位逐相的方式学习多级分类器，其中仅在每个阶段提供类的子集的数据。以前的作品主要专注于初始之后减轻阶段的遗忘。但是，我们发现，在初始阶段改善CIL也是一个有希望的方向。具体而言，我们通过实验表明，在初始阶段直接鼓励CIL学习者将类似的表示类似的表示，因为在所有类别上训练的模型可以大大提升CIL性能。由此激励，我们研究了NA \“IVERY训练初始阶段模型和Oracle模型之间的差异。具体来说，由于这两个模型之间的一个主要区别是培训类的数量，我们研究了这种差异如何影响模型表示。我们发现，通过较少的培训类，每个班级的数据表示位于一个漫长而狭窄的地区;通过更多的培训类，每个阶级的陈述更统一地散射。灵感来自这种观察，我们提出了课堂上的去相关性（CWD）有效地规范了每个类的表示，以更统一地散射，从而模拟与所有类联合训练的模型（即Oracle模型）。我们的CWD易于实施，易于插入现有方法。各种各样的实验基准数据集显示CWD一直在且显着提高现有最先进方法的性能约为1 \％至3 \％。代码将被释放。

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.

在课堂学习学习中，预计该模型将在保持以前课程的知识的同时，不断地学习新课程。这里的挑战在于保留该模型在功能空间中有效代表先前类的能力，同时调整其代表传入的新类。我们提出了两个基于蒸馏的目标，用于类增量学习，以利用特征空间的结构来维持以前的课程的准确性，并使学习新课程。在我们的第一个目标（称为跨空间聚类（CSC））中，我们建议使用先前模型的特征空间结构来表征优化的方向，这些方向可以最大程度地保留类 - 特定类的所有实例应集体优化，对，以及他们应该集体优化的人。除了最大程度地减少忘记之外，这种间接的鼓励模型将所有类的实例聚集在当前功能空间中，并引起牛群免疫的感觉，从而使班级的所有样本都可以将模型共同与遗忘班级共同打击模型。我们的第二个目标被称为受控转移（CT）从研究班间转移的研究的逐步学习。 CT明确近似于和条件，当前模型在逐步到达类和先验类之间的语义相似性上。这使模型可以学习类，以使其从相似的先前类中最大化正向转移，从而提高可塑性，并最大程度地减少不同先验类别的负向后转移，从而增强稳定性。我们在两个基准数据集上执行了广泛的实验，并在三种突出的课堂学习方法的顶部添加了我们的方法（CSCCT）。我们观察到各种实验环境的性能一致。

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

在学习新知识时，班级学习学习（CIL）与灾难性遗忘和无数据CIL（DFCIL）的斗争更具挑战性，而无需访问以前学过的课程的培训数据。尽管最近的DFCIL作品介绍了诸如模型反转以合成以前类的数据，但由于合成数据和真实数据之间的严重域间隙，它们无法克服遗忘。为了解决这个问题，本文提出了有关DFCIL的关系引导的代表学习（RRL），称为R-DFCIL。在RRL中，我们引入了关系知识蒸馏，以灵活地将新数据的结构关系从旧模型转移到当前模型。我们的RRL增强DFCIL可以指导当前的模型来学习与以前类的表示更好地兼容的新课程的表示，从而大大减少了在改善可塑性的同时遗忘。为了避免表示和分类器学习之间的相互干扰，我们在RRL期间采用本地分类损失而不是全球分类损失。在RRL之后，分类头将通过全球类平衡的分类损失进行完善，以解决数据不平衡问题，并学习新课程和以前类之间的决策界限。关于CIFAR100，Tiny-Imagenet200和Imagenet100的广泛实验表明，我们的R-DFCIL显着超过了以前的方法，并实现了DFCIL的新最新性能。代码可从https://github.com/jianzhangcs/r-dfcil获得。

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。

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％）。

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。

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).

持续学习依次解决学习不同任务的设置。尽管以前的许多解决方案，但大多数仍然遭受重大忘记或昂贵的记忆成本。在这项工作中，针对这些问题，我们首先通过信息理论的镜头来研究持续学习过程，并观察到在学习时从前一个任务中的参数丢失的遗忘。新任务。从这个角度来看，我们提出了一种名为位级信息保留（BLIP）的新的连续学习方法，其通过更新位电平的参数来保留模型参数的信息增益，这可以用参数量化方便地实现。更具体地，BLIP首先列举具有对新输入任务的权重量化的神经网络，然后估计由任务数据提供的每个参数上的信息增益，以确定要冻结的比特以防止遗忘。我们进行广泛的实验，从分类任务到加强学习任务，结果表明，我们的方法更好地生成了与以前最先进的结果相比的结果。实际上，昙花一现接近零忘记，同时只需要在连续学习中需要恒定的记忆开销。

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

人类智慧的主食是以不断的方式获取知识的能力。在Stark对比度下，深网络忘记灾难性，而且为此原因，类增量连续学习促进方法的子字段逐步学习一系列任务，将顺序获得的知识混合成综合预测。这项工作旨在评估和克服我们以前提案黑暗体验重播（Der）的陷阱，这是一种简单有效的方法，将排练和知识蒸馏结合在一起。灵感来自于我们的思想不断重写过去的回忆和对未来的期望，我们赋予了我的能力，即我的能力来修改其重播记忆，以欢迎有关过去数据II的新信息II）为学习尚未公开的课程铺平了道路。我们表明，这些策略的应用导致了显着的改进;实际上，得到的方法 - 被称为扩展-DAR（X-DER） - 优于标准基准（如CiFar-100和MiniimAgeNet）的技术状态，并且这里引入了一个新颖的。为了更好地了解，我们进一步提供了广泛的消融研究，以证实并扩展了我们以前研究的结果（例如，在持续学习设置中知识蒸馏和漂流最小值的价值）。

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。

当自我监督的模型已经显示出比在规模上未标记的数据训练的情况下的监督对方的可比视觉表现。然而，它们的功效在持续的学习（CL）场景中灾难性地减少，其中数据被顺序地向模型呈现给模型。在本文中，我们表明，通过添加将表示的当前状态映射到其过去状态，可以通过添加预测的网络来无缝地转换为CL的蒸馏机制。这使我们能够制定一个持续自我监督的视觉表示的框架，学习（i）显着提高了学习象征的质量，（ii）与若干最先进的自我监督目标兼容（III）几乎没有近似参数调整。我们通过在各种CL设置中培训六种受欢迎的自我监督模型来证明我们的方法的有效性。

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。

Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.

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.

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。

主动学习（AL）是一个有希望的ML范式，有可能解析大型未标记数据并有助于降低标记数据可能令人难以置信的域中的注释成本。最近提出的基于神经网络的AL方法使用不同的启发式方法来实现这一目标。在这项研究中，我们证明，在相同的实验环境下，不同类型的AL算法（基于不确定性，基于多样性和委员会）产生了与随机采样基线相比的不一致增长。通过各种实验，控制了随机性来源，我们表明，AL算法实现的性能指标方差可能会导致与先前报道的结果不符的结果。我们还发现，在强烈的正则化下，AL方法在各种实验条件下显示出比随机采样基线的边缘或没有优势。最后，我们以一系列建议进行结论，以了解如何使用新的AL算法评估结果，以确保在实验条件下的变化下结果可再现和健壮。我们共享我们的代码以促进AL评估。我们认为，我们的发现和建议将有助于使用神经网络在AL中进行可重复的研究。我们通过https://github.com/prateekmunjal/torchal开源代码

在本文中，我们提出了一种学习内部特征表示模型的新方法，该模型是\ Textit {兼容}与先前学识的。兼容功能可用于直接比较旧和新的学习功能，允许它们随时间互换使用。这消除了在顺序升级表示模型时，可以对视觉搜索系统提取用于在画廊集中的所有先前看到的图像的新功能。在非常大的画廊集和/或实时系统（即面部识别系统，社交网络，终身系统，终身系统，机器人和监测系统）的情况下，提取新功能通常是非常昂贵或不可行的。我们的方法是通过实质性（核心）称为兼容表示，通过鼓励自身定义到学习的表示模型来实现兼容性，而无需依赖以前学习的模型。实用性允许功能在随时间偏移下不改变的统计属性，以便当前学习的功能与旧版本相互操作。我们评估了种植大规模训练数据集中的单一和连续的多模型升级，我们表明我们的方法通过大幅度实现了实现兼容特征来提高现有技术。特别是，通过从Casia-Webface培训和在野外（LFW）中的标记面上评估的培训数据升级十次，我们获得了49 \％的测量倍数达到兼容的平均次数，这是544 \％对先前最先进的相对改善。