指数移动平均值（EMA或动量）被广泛用于现代自学学习（SSL）方法，例如MOCO，以提高性能。我们证明，这种动量也可以插入无动量的SSL框架（例如SIMCLR），以提高性能。尽管它广泛用作现代SSL框架中的基本组成部分，但动量造成的好处尚未得到充分理解。我们发现它的成功至少可以部分归因于稳定性效应。在第一次尝试中，我们分析了EMA如何影响编码器的每个部分，并揭示了编码器输入附近的部分起着微不足道的作用，而后者则具有更大的影响。通过监测编码器中每个块的输出的总体损失的梯度，我们观察到，最终层在反向传播过程中倾向于比其他层的波动大得多，即稳定性较小。有趣的是，我们表明，使用EMA到SSL编码器的最后一部分，即投影仪，而不是整个深层网络编码器可以提供可比或可比性的性能。我们提出的仅投影仪的动量有助于维持EMA的好处，但避免了双向计算。
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我们专注于更好地理解增强不变代表性学习的关键因素。我们重新访问moco v2和byol，并试图证明以下假设的真实性：不同的框架即使具有相同的借口任务也会带来不同特征的表示。我们建立了MoCo V2和BYOL之间公平比较的第一个基准，并观察：（i）复杂的模型配置使得可以更好地适应预训练数据集； （ii）从实现竞争性转移表演中获得的预训练和微调阻碍模型的优化策略不匹配。鉴于公平的基准，我们进行进一步的研究并发现网络结构的不对称性赋予对比框架在线性评估协议下正常工作，同时可能会损害长尾分类任务的转移性能。此外，负样本并不能使模型更明智地选择数据增强，也不会使不对称网络结构结构。我们相信我们的发现为将来的工作提供了有用的信息。
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We introduce Bootstrap Your Own Latent (BYOL), a new approach to self-supervised image representation learning. BYOL relies on two neural networks, referred to as online and target networks, that interact and learn from each other. From an augmented view of an image, we train the online network to predict the target network representation of the same image under a different augmented view. At the same time, we update the target network with a slow-moving average of the online network. While state-of-the art methods rely on negative pairs, BYOL achieves a new state of the art without them. BYOL reaches 74.3% top-1 classification accuracy on ImageNet using a linear evaluation with a ResNet-50 architecture and 79.6% with a larger ResNet. We show that BYOL performs on par or better than the current state of the art on both transfer and semi-supervised benchmarks. Our implementation and pretrained models are given on GitHub. 3 * Equal contribution; the order of first authors was randomly selected.
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最近在自我监督学习中的最先进的框架最近表明，与传统的CNN型号相比，基于变压器的模型可以导致性能提升。繁荣以最大化图像的两个视图的相互信息，现有的作品对最终陈述具有对比损失。在我们的工作中，我们通过通过对比损失允许中间表示从最终层学习来进一步利用这一点，这可以最大化原始目标的上限和两层之间的相互信息。我们的方法，自蒸馏自我监督学习（SDSSL），胜过竞争基础（SIMCLR，BYOL和MOCO V3）使用各种任务和数据集。在线性评估和K-NN协议中，SDSSL不仅导致最终层的性能优异，而且在大多数下层中也是如此。此外，正负对准用于解释如何更有效地形成表示。代码将可用。
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We introduce Bootstrap Your Own Latent (BYOL), a new approach to selfsupervised image representation learning. BYOL relies on two neural networks, referred to as online and target networks, that interact and learn from each other. From an augmented view of an image, we train the online network to predict the target network representation of the same image under a different augmented view. At the same time, we update the target network with a slow-moving average of the online network. While state-of-the art methods rely on negative pairs, BYOL achieves a new state of the art without them. BYOL reaches 74.3% top-1 classification accuracy on ImageNet using a linear evaluation with a ResNet-50 architecture and 79.6% with a larger ResNet. We show that BYOL performs on par or better than the current state of the art on both transfer and semi-supervised benchmarks. Our implementation and pretrained models are given on GitHub. 3 * Equal contribution; the order of first authors was randomly selected. 3
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自我监督学习（SSL）已取得了有希望的下游表现。但是，当面临现实世界应用程序中的各种资源预算时，将一一一个尺寸的多个网络预算到多个网络的巨大计算负担。在本文中，我们提出了基于歧视性SSL的可靠预处理网络（DSPNET），可以立即训练，然后缩小到各种大小的多个子网络，每个尺寸都可以忠实地学习良好的表示，并可以作为良好的初始化，以良好的初始化。具有各种资源预算的下游任务。具体而言，我们通过优雅地集成SSL和知识蒸馏，将微小网络的思想扩展到判别性SSL范式。我们在图像网上与网络与线性评估和半监督评估方案的一个单独预处理的网络表现出可比性或改进的性能，同时降低了较大的培训成本。预处理的模型还可以很好地推广到下游检测和分割任务。代码将公开。
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Siamese networks have become a common structure in various recent models for unsupervised visual representation learning. These models maximize the similarity between two augmentations of one image, subject to certain conditions for avoiding collapsing solutions. In this paper, we report surprising empirical results that simple Siamese networks can learn meaningful representations even using none of the following: (i) negative sample pairs, (ii) large batches, (iii) momentum encoders. Our experiments show that collapsing solutions do exist for the loss and structure, but a stop-gradient operation plays an essential role in preventing collapsing. We provide a hypothesis on the implication of stop-gradient, and further show proof-of-concept experiments verifying it. Our "SimSiam" method achieves competitive results on ImageNet and downstream tasks. We hope this simple baseline will motivate people to rethink the roles of Siamese architectures for unsupervised representation learning. Code will be made available.
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This paper does not describe a novel method. Instead, it studies a straightforward, incremental, yet must-know baseline given the recent progress in computer vision: selfsupervised learning for Vision Transformers (ViT). While the training recipes for standard convolutional networks have been highly mature and robust, the recipes for ViT are yet to be built, especially in the self-supervised scenarios where training becomes more challenging. In this work, we go back to basics and investigate the effects of several fundamental components for training self-supervised ViT. We observe that instability is a major issue that degrades accuracy, and it can be hidden by apparently good results. We reveal that these results are indeed partial failure, and they can be improved when training is made more stable. We benchmark ViT results in MoCo v3 and several other selfsupervised frameworks, with ablations in various aspects. We discuss the currently positive evidence as well as challenges and open questions. We hope that this work will provide useful data points and experience for future research.
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特征回归是将大型神经网络模型蒸馏到较小的功能回归。我们表明，随着网络架构的简单变化，回归可能会优于自我监督模型的知识蒸馏更复杂的最先进方法。令人惊讶的是，即使仅在蒸馏过程中仅使用并且在下游任务中丢弃时，将多层的Perceptron头部添加到CNN骨架上是有益的。因此，更深的非线性投影可以使用在不改变推理架构和时间的情况下准确地模仿老师。此外，我们利用独立的投影头来同时蒸馏多个教师网络。我们还发现，使用与教师和学生网络的输入相同的弱增强图像辅助蒸馏。Imagenet DataSet上的实验证明了各种自我监督蒸馏环境中提出的变化的功效。
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Recently the focus of the computer vision community has shifted from expensive supervised learning towards self-supervised learning of visual representations. While the performance gap between supervised and self-supervised has been narrowing, the time for training self-supervised deep networks remains an order of magnitude larger than its supervised counterparts, which hinders progress, imposes carbon cost, and limits societal benefits to institutions with substantial resources. Motivated by these issues, this paper investigates reducing the training time of recent self-supervised methods by various model-agnostic strategies that have not been used for this problem. In particular, we study three strategies: an extendable cyclic learning rate schedule, a matching progressive augmentation magnitude and image resolutions schedule, and a hard positive mining strategy based on augmentation difficulty. We show that all three methods combined lead up to 2.7 times speed-up in the training time of several self-supervised methods while retaining comparable performance to the standard self-supervised learning setting.
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我们对自我监督，监督或半监督设置的代表学习感兴趣。在应用自我监督学习的平均移位思想的事先工作，通过拉动查询图像来概括拜尔的想法，不仅更接近其其他增强，而且还可以到其他增强的最近邻居（NNS）。我们认为，学习可以从选择远处与查询相关的邻居选择遥远的邻居。因此，我们建议通过约束最近邻居的搜索空间来概括MSF算法。我们显示我们的方法在SSL设置中优于MSF，当约束使用不同的图像时，并且当约束确保NNS具有与查询相同的伪标签时，在半监控设置中优于培训资源的半监控设置中的爪子。
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随着自我监督学习（SSL）的成功，它已成为一种主流范式，可以从自我监督预定的预计模型中进行微调以提高下游任务的性能。但是，我们发现当前的SSL模型在执行低位量化时遭受严重的准确性下降，禁止其在资源受限应用程序中的部署。在本文中，我们提出了一种称为协同自我监督和量化学习（SSQL）的方法，以预处理量化量化的自我监督模型，从而有助于下游部署。 SSQL以自我监督的方式对比量化和完整的精度模型的特征，在每个步骤中随机选择了量化模型的位宽度。 SSQL不仅在量化较低的位宽度时显着提高了准确性，而且在大多数情况下都提高了完整精度模型的准确性。通过仅培训一次，SSQL可以同时在不同的位宽度上受益于各种下游任务。此外，在没有额外的存储开销的情况下，可以实现位宽度的灵活性，在训练和推理过程中只需要一份重量。我们理论上分析了SSQL的优化过程，并在各种基准测试中进行详尽的实验，以进一步证明我们方法的有效性。我们的代码可从https://github.com/megvii-research/ssql-eccv2022获得。
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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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尽管增加了大量的增强家庭，但只有几个樱桃采摘的稳健增强政策有利于自我监督的图像代表学习。在本文中，我们提出了一个定向自我监督的学习范式（DSSL），其与显着的增强符号兼容。具体而言，我们在用标准增强的视图轻度增强后调整重增强策略，以产生更难的视图（HV）。 HV通常具有与原始图像较高的偏差而不是轻度增强的标准视图（SV）。与以前的方法不同，同等对称地将所有增强视图对称地最大化它们的相似性，DSSL将相同实例的增强视图视为部分有序集（具有SV $ \ LeftrightArrow $ SV，SV $ \左路$ HV），然后装备一个定向目标函数尊重视图之间的衍生关系。 DSSL可以轻松地用几行代码实现，并且对于流行的自我监督学习框架非常灵活，包括SIMCLR，Simsiam，Byol。对CiFar和Imagenet的广泛实验结果表明，DSSL可以稳定地改善各种基线，其兼容性与更广泛的增强。
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我们提出了自适应培训 - 一种统一的培训算法，通过模型预测动态校准并增强训练过程，而不会产生额外的计算成本 - 以推进深度神经网络的监督和自我监督的学习。我们分析了培训数据的深网络培训动态，例如随机噪声和对抗例。我们的分析表明，模型预测能够在数据中放大有用的基础信息，即使在没有任何标签信息的情况下，这种现象也会发生，突出显示模型预测可能会产生培训过程：自适应培训改善了深网络的概括在噪音下，增强自我监督的代表学习。分析还阐明了解深度学习，例如，在经验风险最小化和最新的自我监督学习算法的折叠问题中对最近发现的双重现象的潜在解释。在CIFAR，STL和Imagenet数据集上的实验验证了我们在三种应用中的方法的有效性：用标签噪声，选择性分类和线性评估进行分类。为了促进未来的研究，该代码已在HTTPS://github.com/layneh/Self-Aveptive-训练中公开提供。
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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。
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通过最大化示例的不同转换“视图”之间的相似性来构建自我监督学习（SSL）构建表示的最先进的方法。然而，在用于创建视图的转换中没有足够的多样性，难以克服数据中的滋扰变量并构建丰富的表示。这激励了数据集本身来查找类似但不同的样本，以彼此的视图。在本文中，我们介绍了我自己的观点（MISOW），一种新的自我监督学习方法，在数据集中定义预测的不同目标。我们的方法背后的想法是主动挖掘观点，发现在网络的表示空间中的邻居中的样本，然后从一个样本的潜在表示，附近样本的表示。在展示计算机愿景中使用的基准测试中，我们突出了在神经科学的新应用中突出了这个想法的力量，其中SSL尚未应用。在测试多单元神经记录时，我们发现Myow在所有示例中表现出其他自我监督的方法（在某些情况下超过10％），并且经常超越监督的基线。通过MOSO，我们表明可以利用数据的多样性来构建丰富的观点，并在增强的新域中利用自我监督，其中包括有限或未知。
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对比方法导致了最近的自我监督表示学习（SSL）的表现激增。诸如BYOL或SIMSIAM之类的最新方法据称将这些对比方法提炼为它们的本质，消除了钟声和哨子，包括负面示例，这些示例不影响下游性能。这些“非对比度”方法的工作非常出色，而无需使用负面因素，即使全球最低限度的崩溃都在淡化。我们通过经验分析了这些非对抗性方法，发现Simsiam对数据集和模型大小非常敏感。特别是，如果模型相对于数据集大小而言太小，则SIMSIAM表示会经历部分维度崩溃。我们提出了一个度量标准来测量这种崩溃的程度，并表明它可以用于预测下游任务性能，而无需任何微调或标签。我们进一步分析建筑设计选择及其对下游性能的影响。最后，我们证明，转移到持续的学习设置充当正规化器并防止崩溃，并且在Imagenet上使用Resnet-18，连续和多上述训练之间的混合物可以提高线性探针精度多达18个百分点。
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最近先进的无监督学习方法使用暹罗样框架来比较来自同一图像的两个“视图”以进行学习表示。使两个视图独特是一种保证无监督方法可以学习有意义的信息的核心。但是，如果使用用于生成两个视图的增强不足够强度，此类框架有时会易碎过度装备，导致培训数据上的过度自信的问题。此缺点会阻碍模型，从学习微妙方差和细粒度信息。为了解决这个问题，在这项工作中，我们的目标是涉及在无监督的学习中的标签空间上的距离概念，并让模型通过混合输入数据空间来了解正面或负对对之间的柔和程度，以便协同工作输入和损耗空间。尽管其概念性简单，我们凭借解决的解决方案 - 无监督图像混合（UN-MIX），我们可以从转换的输入和相应的新标签空间中学习Subtler，更强大和广义表示。广泛的实验在CiFar-10，CiFar-100，STL-10，微小的想象和标准想象中进行了流行的无人监督方法SIMCLR，BYOL，MOCO V1和V2，SWAV等。我们所提出的图像混合物和标签分配策略可以获得一致的改进在完全相同的超参数和基础方法的培训程序之后1〜3％。代码在https://github.com/szq0214/un-mix上公开提供。
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