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。

学习概括不见于没有人类监督的有效视觉表现是一个基本问题，以便将机器学习施加到各种各样的任务。最近，分别是SIMCLR和BYOL的两个自我监督方法，对比学习和潜在自动启动的家庭取得了重大进展。在这项工作中，我们假设向这些算法添加显式信息压缩产生更好，更强大的表示。我们通过开发与条件熵瓶颈（CEB）目标兼容的SIMCLR和BYOL配方来验证这一点，允许我们衡量并控制学习的表示中的压缩量，并观察它们对下游任务的影响。此外，我们探讨了Lipschitz连续性和压缩之间的关系，显示了我们学习的编码器的嘴唇峰常数上的易触摸下限。由于Lipschitz连续性与稳健性密切相关，这为什么压缩模型更加强大提供了新的解释。我们的实验证实，向SIMCLR和BYOL添加压缩显着提高了线性评估精度和模型鲁棒性，跨各种域移位。特别是，Byol的压缩版本与Reset-50的ImageNet上的76.0％的线性评估精度达到了76.0％的直线评价精度，并使用Reset-50 2x的78.8％。

对比度学习依赖于假设正对包含相关视图，例如，视频的图像或视频的共同发生的多峰信号，其共享关于实例的某些基础信息。但如果违反了这个假设怎么办？该文献表明，对比学学习在存在嘈杂的视图中产生次优表示，例如，没有明显共享信息的假正对。在这项工作中，我们提出了一种新的对比损失函数，这是对嘈杂的观点的强大。我们通过显示嘈杂二进制分类的强大对称损失的连接提供严格的理论理由，并通过基于Wassersein距离测量来建立新的对比界限进行新的对比。拟议的损失是完全的方式无话无双，并且对Innoconce损失的更换简单的替代品，这使得适用于现有的对比框架。我们表明，我们的方法提供了在展示各种现实世界噪声模式的图像，视频和图形对比学习基准上的一致性改进。

最近无监督的表示学习方法已经通过学习表示不变的数据增强，例如随机裁剪和彩色抖动等数据增强来生效。然而，如果依赖于数据增强的特征，例如，位置或色敏，则这种不变性可能对下游任务有害。这不是一个不监督学习的问题;我们发现即使在监督学习中也会发生这种情况，因为它还学会预测实例所有增强样本的相同标签。为避免此类失败并获得更广泛的表示，我们建议优化辅助自我监督损失，创建的AGESELF，了解两个随机增强样本之间的增强参数（例如，裁剪位置，颜色调整强度）的差异。我们的直觉是，Augelf鼓励在学习的陈述中保留增强信息，这可能有利于其可转让性。此外，Augself可以很容易地纳入最近的最先进的表示学习方法，其额外的培训成本可忽略不计。广泛的实验表明，我们的简单想法一直在各种转移学习情景中始终如一地提高了由监督和无监督方法所学到的表示的可转移性。代码可在https://github.com/hankook/augsfir。

This paper presents SimCLR: a simple framework for contrastive learning of visual representations. We simplify recently proposed contrastive selfsupervised learning algorithms without requiring specialized architectures or a memory bank. In order to understand what enables the contrastive prediction tasks to learn useful representations, we systematically study the major components of our framework. We show that (1) composition of data augmentations plays a critical role in defining effective predictive tasks, (2) introducing a learnable nonlinear transformation between the representation and the contrastive loss substantially improves the quality of the learned representations, and (3) contrastive learning benefits from larger batch sizes and more training steps compared to supervised learning. By combining these findings, we are able to considerably outperform previous methods for self-supervised and semi-supervised learning on ImageNet. A linear classifier trained on self-supervised representations learned by Sim-CLR achieves 76.5% top-1 accuracy, which is a 7% relative improvement over previous state-ofthe-art, matching the performance of a supervised ResNet-50. When fine-tuned on only 1% of the labels, we achieve 85.8% top-5 accuracy, outperforming AlexNet with 100× fewer labels. 1

基于神经网络驱动的相互信息（MI）界限，在许多机器学习领域取得了显着进展。但是，由于其实际和数学局限性，利用常规MI的损失通常是具有挑战性的。在这项工作中，我们首先确定其不稳定性背后的症状：（1）即使损失似乎收敛后，神经网络也不会融合，并且（2）饱和神经网络输出导致损失分歧。我们通过在现有损失中添加一个新颖的正规化术语来减轻这两个问题。我们从理论上和实验上证明了添加正规化稳定训练。最后，我们提出了一种新颖的基准测试，该基准评估了MI估计功率及其在下游任务上的能力上的基于MI的损失，紧密遵循先前存在的监督和对比度学习环境。我们在多个基准上评估了六个不同的基于MI的损失及其正规化的损失，以表明我们的方法简单而有效。

This paper proposes Mutual Information Regularized Assignment (MIRA), a pseudo-labeling algorithm for unsupervised representation learning inspired by information maximization. We formulate online pseudo-labeling as an optimization problem to find pseudo-labels that maximize the mutual information between the label and data while being close to a given model probability. We derive a fixed-point iteration method and prove its convergence to the optimal solution. In contrast to baselines, MIRA combined with pseudo-label prediction enables a simple yet effective clustering-based representation learning without incorporating extra training techniques or artificial constraints such as sampling strategy, equipartition constraints, etc. With relatively small training epochs, representation learned by MIRA achieves state-of-the-art performance on various downstream tasks, including the linear/k-NN evaluation and transfer learning. Especially, with only 400 epochs, our method applied to ImageNet dataset with ResNet-50 architecture achieves 75.6% linear evaluation accuracy.

对比性自我监督学习（SSL）学习一个嵌入式空间，该空间将相似的数据对映射到更紧密的数据对，并且不同的数据对较远。尽管成功了，但一个问题被忽略了：使用对比SSL学到的表示的公平方面。在不缓解的情况下，对比度SSL技术可以结合诸如性别或种族之类的敏感信息，并在下游任务上产生不公平的预测。在本文中，我们提出了一种有条件的对比学习（CCL）方法来改善对比度SSL方法的公平性。我们的方法从对敏感属性的分布调节中的分布对正面和负对进行了对阳性和负对采样，或者从经验上讲，从同一性别或同一种族中抽样正面和负面对。我们表明，我们的方法证明可以最大程度地提高正面对学的表示表示之间的条件相互信息，并通过将其作为条件变量来降低敏感属性的效果。在七个公平和视觉数据集上，我们从经验上证明，与无监督的基线相比，所提出的方法可以实现最新的下游性能，并显着提高了对比度SSL模型在多个公平度量方面的公平性。

我们从统计依赖性角度接近自我监督的图像表示学习，提出与希尔伯特 - 施密特独立性标准（SSL-HSIC）自我监督的学习。 SSL-HSIC最大化图像和图像标识的变换表示之间的依赖性，同时最小化这些表示的核化方差。该框架产生了对Infonce的新了解，在不同转换之间的相互信息（MI）上的变分下限。虽然已知MI本身具有可能导致学习无意义的表示的病理学，但其绑定表现得更好：我们表明它隐含地近似于SSL-HSIC（具有略微不同的规范器）。我们的方法还向我们深入了解Byol，一种无与伦比的SSL方法，因为SSL-HSIC类似地了解了当地的样本邻居。 SSL-HSIC允许我们在批量大小中直接在时间线性上直接优化统计依赖性，而无需限制数据假设或间接相互信息估计。 SSL-HSIC培训或没有目标网络，SSL-HSIC与Imagenet的标准线性评估相匹配，半监督学习和转移到其他分类和视觉任务，如语义分割，深度估计和对象识别等。代码可在https://github.com/deepmind/ssl_hsic提供。

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.

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 .

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。

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.

使用超越欧几里德距离的神经网络，深入的Bregman分歧测量数据点的分歧，并且能够捕获分布的发散。在本文中，我们提出了深深的布利曼对视觉表现的对比学习的分歧，我们的目标是通过基于功能Bregman分歧培训额外的网络来提高自我监督学习中使用的对比损失。与完全基于单点之间的分歧的传统对比学学习方法相比，我们的框架可以捕获分布之间的发散，这提高了学习表示的质量。我们展示了传统的对比损失和我们提出的分歧损失优于基线的结合，并且最先前的自我监督和半监督学习的大多数方法在多个分类和对象检测任务和数据集中。此外，学习的陈述在转移到其他数据集和任务时概括了良好。源代码和我们的型号可用于补充，并将通过纸张释放。

标准的对比学习方法通常需要大量的否定否定有效的无监督学习，并且往往表现出缓慢的收敛性。我们怀疑这种行为是由于用于提供与积极鲜明对比的否定的廉价选择。我们通过从支持向量机（SVM）的灵感来呈现最大值保证金对比学习（MMCL）来抵消这种困难。我们的方法选择否定作为通过二次优化问题获得的稀疏支持向量，通过最大化决策余量来强制执行对比度。由于SVM优化可以计算要求，特别是在端到端设置中，我们提出了缓解计算负担的简化。我们验证了我们对标准视觉基准数据集的方法，展示了在无监督的代表上学习最先进的表现，同时具有更好的经验收敛性。

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。

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。

尽管最近通过剩余网络的代表学习中的自我监督方法取得了进展，但它们仍然对ImageNet分类基准进行了高度的监督学习，限制了它们在性能关键设置中的适用性。在MITROVIC等人的现有理论上洞察中建立2021年，我们提出了RELICV2，其结合了明确的不变性损失，在各种适当构造的数据视图上具有对比的目标。 Relicv2在ImageNet上实现了77.1％的前1个分类准确性，使用线性评估使用Reset50架构和80.6％，具有较大的Reset型号，优于宽边缘以前的最先进的自我监督方法。最值得注意的是，RelicV2是使用一系列标准Reset架构始终如一地始终优先于类似的对比较中的监督基线的第一个表示学习方法。最后，我们表明，尽管使用Reset编码器，Relicv2可与最先进的自我监控视觉变压器相媲美。

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。

由于其无监督的性质和下游任务的信息性特征表示，实例歧视自我监督的代表学习受到了受到关注的。在实践中，它通常使用比监督类的数量更多的负样本。然而，现有分析存在不一致;从理论上讲，大量的负样本在下游监督任务上降低了分类性能，同时凭经验，它们提高了性能。我们提供了一种新颖的框架，用于使用优惠券收集器的问题分析关于负样本的经验结果。我们的界限可以通过增加负样本的数量来隐立地纳入自我监督损失中的下游任务的监督损失。我们确认我们的拟议分析持有现实世界基准数据集。