近年来，由于许多应用中的良好性能，多任务学习（MTL）引起了很多关注。但是，许多现有的MTL模型不能保证其性能不会比每项任务的单一任务对应物更糟糕。虽然这些现象已经被一些作品经验识别，但很少的工作旨在处理所产生的问题，这在本文中正式定义为负分享。为了实现安全的多任务学习，在没有\ texit {否定共享}的情况下，我们提出了一个安全的多任务学习（SMTL）模型，它由所有任务，私人编码器，门和私有解码器共享的公共编码器组成。具体而言，每个任务都有私人编码器，门和私有解码器，其中门是学习如何将私人编码器和公共编码器组合到下游私有解码器。为了减少推理阶段期间的存储成本，提出了一种Lite版本的SMTL，以允许大门选择公共编码器或相应的私人编码器。此外，我们提出了一种SMT1的变体来放置所有任务的解码后的所有门。几个基准数据集的实验证明了所提出的方法的有效性。

Multi-task learning (MTL) models have demonstrated impressive results in computer vision, natural language processing, and recommender systems. Even though many approaches have been proposed, how well these approaches balance different tasks on each parameter still remains unclear. In this paper, we propose to measure the task dominance degree of a parameter by the total updates of each task on this parameter. Specifically, we compute the total updates by the exponentially decaying Average of the squared Updates (AU) on a parameter from the corresponding task.Based on this novel metric, we observe that many parameters in existing MTL methods, especially those in the higher shared layers, are still dominated by one or several tasks. The dominance of AU is mainly due to the dominance of accumulative gradients from one or several tasks. Motivated by this, we propose a Task-wise Adaptive learning rate approach, AdaTask in short, to separate the \emph{accumulative gradients} and hence the learning rate of each task for each parameter in adaptive learning rate approaches (e.g., AdaGrad, RMSProp, and Adam). Comprehensive experiments on computer vision and recommender system MTL datasets demonstrate that AdaTask significantly improves the performance of dominated tasks, resulting SOTA average task-wise performance. Analysis on both synthetic and real-world datasets shows AdaTask balance parameters in every shared layer well.

多任务学习（MTL）在各种领域取得了巨大的成功，但是如何平衡不同的任务以避免负面影响仍然是一个关键问题。为实现任务平衡，存在许多有效的工作来平衡任务丢失或渐变。在本文中，我们统一了八个代表性的任务平衡方法，从损失加权的角度统一，并提供一致的实验比较。此外，我们令人惊讶地发现，培训具有从分配中采样的随机重量的MTL模型可以实现与最先进的基线相比的性能。基于此发现，我们提出了一种称为随机损失加权（RLW）的简单且有效的加权策略，其可以仅在现有工作中仅​​在一个附加的代码中实现。从理论上讲，我们分析了RLW的融合，并揭示了RLW的概率比具有固定任务权重的现有模型逃脱局部最小值，从而产生更好的概括能力。经验上，我们在六个图像数据集中广泛评估了所提出的RLW方法，以及来自Xtreme基准测试的四个多语言任务，以显示与最先进的策略相比所提出的RLW战略的有效性。

多任务学习（MTL）通过在任务之间共享参数共同学习一组任务。这是降低存储成本的一种有希望的方法，同时提高许多计算机视觉任务的任务准确性。 MTL的有效采用面临两个主要挑战。第一个挑战是确定在任务中共享哪些参数，以优化内存效率和任务准确性。第二个挑战是在不需要耗时的手动重新实现和重要的域专业知识的情况下自动将MTL算法应用于任意CNN主链。本文通过开发第一个编程框架AutoMTL来应对挑战，该框架自动化有效的MTL模型开发为视觉任务。 AUTOMTL作为输入作为任意的骨干卷积神经网络（CNN）以及一组学习的任务，并自动生成一个多任务模型，该模型同时实现了高精度和较小的记忆足迹。在三个流行的MTL基准测试（CityScapes，NYUV2，Tiny-Taskonomy）上进行的实验证明了AutoMTL对最先进方法的有效性以及在CNN跨CNN的AutoMTL的普遍性。 AutOmtl是开源的，可在https://github.com/zhanglijun95/automtl上找到。

多任务学习（MTL）是深度学习中的一个活动字段，其中我们通过利用任务之间的关系来共同学习多项任务。已经证明，与独立学习每个任务时，MTL有助于该模型共享任务之间的学习功能并增强预测。我们为2任务MTL问题提出了一个新的学习框架，它使用一个任务的预测作为另一个网络的输入来预测其他任务。我们定义了由循环一致性损失和对比学习，对齐和跨任务一致性损失的两个新的损失术语。这两个损耗都旨在实施模型以对准多个任务的预测，以便模型一致地预测。理论上我们证明，两次损失都帮助模型更有效地学习，并且在与直接预测的对齐方面更好地了解跨任务一致性损失。实验结果还表明，我们的拟议模型在基准城市景观和NYU数据集上实现了显着性能。

尽管最近的密集预测问题的多任务学习的进步，但大多数方法都依赖于昂贵的标记数据集。在本文中，我们介绍了一个标签有效的方法，并在部分注释的数据上关注多密集预测任务，我们称之为多任务部分监督学习。我们提出了一种多任务培训程序，该程序成功利用任务关系在数据部分注释时监督其多任务学习。特别地，我们学会将每个任务对映射到联合成对任务空间，这使得通过在任务对上的另一个网络通过另一个网络以计算有效的方式共享信息，并通过保留高级信息来避免学习琐碎的交叉任务关系关于输入图像。我们严格证明，我们的提出方法有效利用了未标记的任务的图像，并且在三个标准基准测试中优于现有的半监督学习方法和相关方法。

我们提出了一个统一的查看，即通过通用表示，一个深层神经网络共同学习多个视觉任务和视觉域。同时学习多个问题涉及最大程度地减少具有不同幅度和特征的多个损失函数的加权总和，从而导致一个损失的不平衡状态，与学习每个问题的单独模型相比，一个损失的不平衡状态主导了优化和差的结果。为此，我们提出了通过小容量适配器将多个任务/特定于域网络的知识提炼到单个深神经网络中的知识。我们严格地表明，通用表示在学习NYU-V2和CityScapes中多个密集的预测问题方面实现了最新的表现，来自视觉Decathlon数据集中的不同域中的多个图像分类问题以及MetadataSet中的跨域中的几个域中学习。最后，我们还通过消融和定性研究进行多次分析。

We propose a novel multi-task learning architecture, which allows learning of task-specific feature-level attention. Our design, the Multi-Task Attention Network (MTAN), consists of a single shared network containing a global feature pool, together with a soft-attention module for each task. These modules allow for learning of taskspecific features from the global features, whilst simultaneously allowing for features to be shared across different tasks. The architecture can be trained end-to-end and can be built upon any feed-forward neural network, is simple to implement, and is parameter efficient. We evaluate our approach on a variety of datasets, across both image-toimage predictions and image classification tasks. We show that our architecture is state-of-the-art in multi-task learning compared to existing methods, and is also less sensitive to various weighting schemes in the multi-task loss function. Code is available at https://github.com/ lorenmt/mtan.

多任务学习最近已成为对复杂场景的全面理解的有前途的解决方案。不仅具有适当设计的记忆效率，多任务模型都可以跨任务交换互补信号。在这项工作中，我们共同解决了2D语义分割，以及两个与几何相关的任务，即密集的深度，表面正常估计以及边缘估计，显示了它们对室内和室外数据集的好处。我们提出了一种新颖的多任务学习体系结构，该体系结构通过相关引导的注意力和自我注意力来利用配对的交叉任务交换，以增强所有任务的平均表示学习。我们考虑了三个多任务设置的广泛实验，与合成基准和真实基准中的竞争基准相比，我们的提案的好处。我们还将方法扩展到新型的多任务无监督域的适应设置。我们的代码可在https://github.com/cv-rits/densemtl上找到。

尽管模型压缩和多任务学习的流行程度，但由于参数空间中任务的挑战性纠缠，如何有效地压缩多任务模型的分析程度不太彻底。在本文中，我们提出了一种简单，有效且首先的多任务修剪和稀疏培训计划。我们通过解开重要性测量值并在执行参数修剪和选择时独立考虑每个任务。我们的实验结果表明，与流行的稀疏训练和修剪方法相比，各种配置和设置的性能都出色。除了压缩的有效性外，Disparse还为多任务学习社区提供了强大的工具。令人惊讶的是，尽管迪斯特尔斯（Disparse）实现了高模型的稀疏性，但在某些情况下，我们甚至观察到比某些专用的多任务学习方法更好的性能。我们分析了用拆卸生成的修剪口罩，并在训练开始之前就观察到了每个任务都标识的非常相似的稀疏网络体系结构。我们还观察到了一个“分水岭”层的存在，该层与任务相关性急剧下降，这意味着持续参数共享没有任何好处。我们的代码和模型将在以下网址提供：https：//github.com/shi-labs/disparse-multitask-model-compression。

卷积神经网络在寻址像素级预测任务中的主要进展，例如语义分割，深度估计，表面正常预测等，从他们的强大功能中受益于视觉表现学习。通常，本领域模型的状态集成了对改进的深度特征表示的关注机制。最近，一些作品已经证明了学习的重要性，并结合了深度特征细化的空间和通道介绍。在本文中，WEAIM在有效地提升之前的方法和提出统一的深度框架，以便以原则的方式共同学习空间注意图和信道注意矢量，以便构建由此两种类型的注意力之间的引起的张量和模型相互作用。具体地，我们将估计和相互作用集成了概率表示学习框架内的关注，导致变分结构注意网络（Vista-net）。我们在神经网络内实现推理规则，从而允许概率的端到端学习和CNN前端参数。正如我们对六个大型数据集的大量实证评估所证明的致密视觉预测，Vista-Net在多个连续和离散预测任务中优于最先进的，从而确认在联合结构空间中提出的方法的益处 - 深度代表学习的关注估计。该代码可在https://github.com/ygjwd12345/vista-ner上获得。

多任务学习是一个框架，可执行多个学习任务以共享知识以提高其概括能力。虽然浅做多任务学习可以学习任务关系，但它只能处理预定义的功能。现代深度多任务学习可以共同学习潜在的功能和任务共享，但任务关系却很晦涩。同样，他们预先定义哪些层和神经元应该跨任务共享，并且不能适应地学习。为了应对这些挑战，本文提出了一个新的多任务学习框架，该框架通过补充现有浅层和深层多任务学习方案的强度，共同学习潜在特征和明确的任务关系。具体而言，我们建议将任务关系建模为任务输入梯度之间的相似性，并对它们的等效性进行理论分析。此外，我们创新地提出了一个多任务学习目标，该目标可以通过新的正规机明确学习任务关系。理论分析表明，由于提出的正常化程序，概括性误差已减少。在多个多任务学习和图像分类基准上进行的广泛实验证明了所提出的方法有效性，效率以及在学习任务关系模式中的合理性。

语义细分是自动驾驶汽车和机器人中的场景理解的重要任务，旨在为图像中的所有像素分配密集标签。现有工作通常通过在目标数据集上探索不同的网络架构来提高语义分割性能。由于不同数据集的固有分布移位，通过同时从多个数据集同时学习，已经支付了很少的注意。在本文中，我们提出了一种简单，灵活，一般的语义分割方法，称为交叉数据集协作学习（CDCL）。我们的目标是通过利用来自所有数据集的信息来培训统一的模型来提高每个数据集中的性能。具体来说，我们首先将一个数据集感知块（DAB）作为网络的基本计算单元推出，这有助于在不同的数据集中捕获均匀的卷积表示和异构统计数据。其次，我们提供了一个数据集交替培训（DAT）机制，以促进协作优化程序。我们对自动驾驶的多样性分割数据集进行广泛的评估。实验表明，我们的方法始终如一地实现了对现有的单数据集和交叉数据集训练方法的显着改进，而不会引入额外的拖鞋。特别是，具有相同的PSPNet（Reset-18）的架构，我们的方法分别在CityScapes，BDD100K，Camvid的验证组上以5.65 \％，6.57 \％和5.79 \％Miou表示。我们还将CDCL应用于点云3D语义分割，实现了改进的性能，进一步验证了我们方法的优势和一般性。代码和模型将被释放。

This work proposes Multi-task Meta Learning (MTML), integrating two learning paradigms Multi-Task Learning (MTL) and meta learning, to bring together the best of both worlds. In particular, it focuses simultaneous learning of multiple tasks, an element of MTL and promptly adapting to new tasks with fewer data, a quality of meta learning. It is important to highlight that we focus on heterogeneous tasks, which are of distinct kind, in contrast to typically considered homogeneous tasks (e.g., if all tasks are classification or if all tasks are regression tasks). The fundamental idea is to train a multi-task model, such that when an unseen task is introduced, it can learn in fewer steps whilst offering a performance at least as good as conventional single task learning on the new task or inclusion within the MTL. By conducting various experiments, we demonstrate this paradigm on two datasets and four tasks: NYU-v2 and the taskonomy dataset for which we perform semantic segmentation, depth estimation, surface normal estimation, and edge detection. MTML achieves state-of-the-art results for most of the tasks. Although semantic segmentation suffers quantitatively, our MTML method learns to identify segmentation classes absent in the pseudo labelled ground truth of the taskonomy dataset.

在多任务学习（MTL）中，对联合模型进行了培训，可以同时对几个任务进行预测。联合培训降低了计算成本并提高数据效率；但是，由于这些不同任务的梯度可能需要冲突，因此训练MTL的联合模型通常比其相应的单任务对应人员产生的性能较低。减轻此问题的一种常见方法是使用特定的启发式方法将每个任务梯度组合到联合更新方向上。在本文中，我们建议将梯度组合步骤视为一个议价游戏，在该游戏中，任务就达成了有关参数更新联合方向的协议。在某些假设下，议价问题具有独特的解决方案，称为NASH讨价还价解决方案，我们建议将其用作多任务学习的原则方法。我们描述了一种新的MTL优化程序NASH-MTL，并为其收敛性得出了理论保证。从经验上讲，我们表明NASH-MTL在各个域中的多个MTL基准上实现了最新的结果。

通过共享编码器和解码器而不是仅共享编码器，对密集预测任务的多任务学习提供了一种有吸引力的方面，以提高准确性和计算效率。当任务相似时，共享解码器将作为额外的归纳偏见，为任务提供更多的互补信息的空间。但是，增加的共享暴露于任务干扰的更多参数，这可能会阻碍概括和稳健性。在利用共享解码器的归纳偏见的同时，遏制这种干扰的有效方法仍然是一个公开挑战。为了应对这一挑战，我们建议进行渐进解码器融合（PDF），以根据任务间表示相似性逐步组合任务解码器。我们表明，此过程导致了一个多任务网络，具有更好地概括为分配和分布数据以及对对抗性攻击的鲁棒性。此外，我们观察到，该多任务网络的不同任务的预测彼此更加一致。

编码器 - 解码器模型已广泛用于RGBD语义分割，并且大多数通过双流网络设计。通常，共同推理RGBD的颜色和几何信息是有益的对语义分割。然而，大多数现有方法都无法全面地利用编码器和解码器中的多模式信息。在本文中，我们提出了一种用于RGBD语义细分的新型关注的双重监督解码器。在编码器中，我们设计一个简单但有效的关注的多模式融合模块，以提取和保险丝深度多级成对的互补信息。要了解更强大的深度表示和丰富的多模态信息，我们介绍了一个双分支解码器，以有效利用不同任务的相关性和互补线。在Nyudv2和Sun-RGBD数据集上的广泛实验表明，我们的方法达到了最先进的方法的卓越性能。

Semantic segmentation is a classic computer vision problem dedicated to labeling each pixel with its corresponding category. As a basic task for advanced tasks such as industrial quality inspection, remote sensing information extraction, medical diagnostic aid, and autonomous driving, semantic segmentation has been developed for a long time in combination with deep learning, and a lot of works have been accumulated. However, neither the classic FCN-based works nor the popular Transformer-based works have attained fine-grained localization of pixel labels, which remains the main challenge in this field. Recently, with the popularity of autonomous driving, the segmentation of road scenes has received increasing attention. Based on the cross-task consistency theory, we incorporate edge priors into semantic segmentation tasks to obtain better results. The main contribution is that we provide a model-agnostic method that improves the accuracy of semantic segmentation models with zero extra inference runtime overhead, verified on the datasets of road and non-road scenes. From our experimental results, our method can effectively improve semantic segmentation accuracy.

Optimization in multi-task learning (MTL) is more challenging than single-task learning (STL), as the gradient from different tasks can be contradictory. When tasks are related, it can be beneficial to share some parameters among them (cooperation). However, some tasks require additional parameters with expertise in a specific type of data or discrimination (specialization). To address the MTL challenge, we propose Mod-Squad, a new model that is Modularized into groups of experts (a 'Squad'). This structure allows us to formalize cooperation and specialization as the process of matching experts and tasks. We optimize this matching process during the training of a single model. Specifically, we incorporate mixture of experts (MoE) layers into a transformer model, with a new loss that incorporates the mutual dependence between tasks and experts. As a result, only a small set of experts are activated for each task. This prevents the sharing of the entire backbone model between all tasks, which strengthens the model, especially when the training set size and the number of tasks scale up. More interestingly, for each task, we can extract the small set of experts as a standalone model that maintains the same performance as the large model. Extensive experiments on the Taskonomy dataset with 13 vision tasks and the PASCAL-Context dataset with 5 vision tasks show the superiority of our approach.

多任务密集的场景理解是一个蓬勃发展的研究领域，需要同时对与像素预测的一系列相关任务进行推理。由于卷积操作的大量利用，大多数现有作品都会遇到当地建模的严重限制，而在全球空间位置和多任务背景中学习相互作用和推断对于此问题至关重要。在本文中，我们提出了一种新颖的端到端倒立金字塔多任务变压器（Invpt），以在统一框架中对空间位置和多个任务进行同时建模。据我们所知，这是探索设计变压器结构的第一项工作，以用于多任务密集的预测以进行场景理解。此外，人们广泛证明，较高的空间分辨率对密集的预测非常有益，而对于现有的变压器来说，由于对大空间大小的巨大复杂性，现有变形金刚更深入地采用更高的分辨率。 Invpt提出了一个有效的上移动器块，以逐渐增加分辨率学习多任务特征交互，这还结合了有效的自我发言消息传递和多规模特征聚合，以高分辨率产生特定于任务的预测。我们的方法分别在NYUD-V2和PASCAL-CONTEXT数据集上实现了卓越的多任务性能，并且显着优于先前的最先前。该代码可在https://github.com/prismformore/invpt上获得