对抗性持续学习对于持续学习问题有效,因为存在特征对齐过程,从而产生了对灾难性遗忘问题敏感性低的任务不变特征。然而,ACL方法施加了相当大的复杂性,因为它依赖于特定于任务的网络和歧视器。它还经历了一个迭代培训过程,该过程不适合在线(单周)持续学习问题。本文提出了一种可扩展的对抗性持续学习(比例)方法,提出了一个参数生成器,将共同特征转换为特定于任务的功能,并在对抗性游戏中进行单个歧视器,以诱导共同的特征。训练过程是在元学习时尚中使用三个损失功能组合进行的。缩放比例优于明显的基线,其准确性和执行时间都明显。
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持续学习旨在通过以在线学习方式利用过去获得的知识,同时能够在所有以前的任务上表现良好,从而学习一系列任务,这对人工智能(AI)系统至关重要,因此持续学习与传统学习模式相比,更适合大多数现实和复杂的应用方案。但是,当前的模型通常在每个任务上的类标签上学习一个通用表示基础,并选择有效的策略来避免灾难性的遗忘。我们假设,仅从获得的知识中选择相关且有用的零件比利用整个知识更有效。基于这一事实,在本文中,我们提出了一个新框架,名为“选择相关的在线持续学习知识(SRKOCL),该框架结合了一种额外的有效频道注意机制,以选择每个任务的特定相关知识。我们的模型还结合了经验重播和知识蒸馏,以避免灾难性的遗忘。最后,在不同的基准上进行了广泛的实验,竞争性实验结果表明,我们提出的SRKOCL是针对最先进的承诺方法。
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持续学习旨在快速,不断地从一系列任务中学习当前的任务。与其他类型的方法相比,基于经验重播的方法表现出了极大的优势来克服灾难性的遗忘。该方法的一个常见局限性是上一个任务和当前任务之间的数据不平衡,这将进一步加剧遗忘。此外,如何在这种情况下有效解决稳定性困境也是一个紧迫的问题。在本文中,我们通过提出一个通过多尺度知识蒸馏和数据扩展(MMKDDA)提出一个名为Meta学习更新的新框架来克服这些挑战。具体而言,我们应用多尺度知识蒸馏来掌握不同特征级别的远程和短期空间关系的演变,以减轻数据不平衡问题。此外,我们的方法在在线持续训练程序中混合了来自情节记忆和当前任务的样品,从而减轻了由于概率分布的变化而减轻了侧面影响。此外,我们通过元学习更新来优化我们的模型,该更新诉诸于前面所看到的任务数量,这有助于保持稳定性和可塑性之间的更好平衡。最后,我们对四个基准数据集的实验评估显示了提出的MMKDDA框架对其他流行基线的有效性,并且还进行了消融研究,以进一步分析每个组件在我们的框架中的作用。
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灾难性的遗忘是阻碍在持续学习环境中部署深度学习算法的一个重大问题。已经提出了许多方法来解决灾难性的遗忘问题,在学习新任务时,代理商在旧任务中失去了其旧任务的概括能力。我们提出了一项替代策略,可以通过知识合并(CFA)处理灾难性遗忘,该策略从多个专门从事以前任务的多个异构教师模型中学习了学生网络,并可以应用于当前的离线方法。知识融合过程以单头方式进行,只有选定数量的记忆样本,没有注释。教师和学生不需要共享相同的网络结构,可以使异质任务适应紧凑或稀疏的数据表示。我们将我们的方法与不同策略的竞争基线进行比较,证明了我们的方法的优势。
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持续学习(CL)旨在开发单一模型适应越来越多的任务的技术,从而潜在地利用跨任务的学习以资源有效的方式。 CL系统的主要挑战是灾难性的遗忘,在学习新任务时忘记了早期的任务。为了解决此问题,基于重播的CL方法在遇到遇到任务中选择的小缓冲区中维护和重复培训。我们提出梯度Coreset重放(GCR),一种新颖的重播缓冲区选择和使用仔细设计的优化标准的更新策略。具体而言,我们选择并维护一个“Coreset”,其与迄今为止关于当前模型参数的所有数据的梯度紧密近似,并讨论其有效应用于持续学习设置所需的关键策略。在学习的离线持续学习环境中,我们在最先进的最先进的最先进的持续学习环境中表现出显着的收益(2%-4%)。我们的调查结果还有效地转移到在线/流媒体CL设置,从而显示现有方法的5%。最后,我们展示了持续学习的监督对比损失的价值,当与我们的子集选择策略相结合时,累计增益高达5%。
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根据互补学习系统(CLS)理论〜\ cite {mcclelland1995there}在神经科学中,人类通过两个补充系统有效\ emph {持续学习}:一种快速学习系统,以海马为中心,用于海马,以快速学习细节,个人体验,个人体验,个人体验,个人体验,个人体验,个人体验,个人体验,个人体验的快速学习, ;以及位于新皮层中的缓慢学习系统,以逐步获取有关环境的结构化知识。在该理论的激励下,我们提出\ emph {dualnets}(对于双网络),这是一个一般的持续学习框架,该框架包括一个快速学习系统,用于监督从特定任务和慢速学习系统中的模式分离代表学习,用于表示任务的慢学习系统 - 不可知论的一般代表通过自我监督学习(SSL)。双网符可以无缝地将两种表示类型纳入整体框架中,以促进在深层神经网络中更好地持续学习。通过广泛的实验,我们在各种持续的学习协议上展示了双网络的有希望的结果,从标准离线,任务感知设置到具有挑战性的在线,无任务的场景。值得注意的是,在Ctrl〜 \ Cite {veniat2020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202021- coite {ostapenko2021-continual}的基准中。此外,我们进行了全面的消融研究,以验证双nets功效,鲁棒性和可伸缩性。代码可在\ url {https://github.com/phquang/dualnet}上公开获得。
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图神经网络(GNN)已成为与图形和类似拓扑数据结构有关的无数任务的骨干。尽管已经在与节点和图形分类/回归任务有关的域中建立了许多作品,但它们主要处理单个任务。在图形上的持续学习在很大程度上没有探索,现有的图形持续学习方法仅限于任务的学习方案。本文提出了一个持续学习策略,该策略结合了基于架构和基于内存的方法。结构学习策略是由强化学习驱动的,在该学习中,对控制器网络进行了这种方式,以确定观察到新任务时从基本网络中添加/修剪的最佳节点,从而确保足够的网络能力。参数学习策略的基础是黑暗体验重播方法的概念,以应对灾难性的遗忘问题。我们的方法在任务收入学习和课堂学习设置中都通过几个图的连续学习基准问题进行了数值验证。与最近发表的作品相比,我们的方法在这两种设置中都表明了性能的提高。可以在\ url {https://github.com/codexhammer/gcl}上找到实现代码。
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Artificial neural networks thrive in solving the classification problem for a particular rigid task, acquiring knowledge through generalized learning behaviour from a distinct training phase. The resulting network resembles a static entity of knowledge, with endeavours to extend this knowledge without targeting the original task resulting in a catastrophic forgetting. Continual learning shifts this paradigm towards networks that can continually accumulate knowledge over different tasks without the need to retrain from scratch. We focus on task incremental classification, where tasks arrive sequentially and are delineated by clear boundaries. Our main contributions concern (1) a taxonomy and extensive overview of the state-of-the-art; (2) a novel framework to continually determine the stability-plasticity trade-off of the continual learner; (3) a comprehensive experimental comparison of 11 state-of-the-art continual learning methods and 4 baselines. We empirically scrutinize method strengths and weaknesses on three benchmarks, considering Tiny Imagenet and large-scale unbalanced iNaturalist and a sequence of recognition datasets. We study the influence of model capacity, weight decay and dropout regularization, and the order in which the tasks are presented, and qualitatively compare methods in terms of required memory, computation time and storage.
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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)。
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当随着时间的推移学习任务时,人工神经网络遭受称为灾难性遗忘(CF)的问题。当在训练网络的训练过程中覆盖网络的权重,导致忘记旧信息的新任务时,会发生这种情况。为了解决这个问题,我们提出了META可重复使用的知识或标记,这是一种新的方法,可以在学习新任务时促进重量可重用性而不是覆盖。具体来说,标记在任务之间保留一组共享权重。我们将这些共享权重设定为共同的知识库(KB),不仅用于学习新任务,而且还富有以丰富的新知识,因为模型了解新任务。标记背后的关键组件是两倍。一方面,冶金学习方法提供了逐步丰富KB的关键机制,并在任务之间促进重量可重用性。另一方面,一组培训掩模提供了选择性地从KB相关权重中选择的关键机制来解决每个任务。通过使用Mark,我们实现了最普遍的基准,在几个流行的基准中实现了最新的基准,在20分拆性MiniimAgenet数据集上超过了平均精度的最佳性能方法,同时使用55%的数量来实现几乎零遗忘参数。此外,消融研究提供了证据,实际上,标记正在学习每个任务选择性地使用的可重复使用的知识。
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跨域多式分类是一个具有挑战性的问题,要求快速域适应以处理在永无止境和快速变化的环境中的不同但相关的流。尽管现有的多式分类器在目标流中没有标记的样品,但它们仍然会产生昂贵的标签成本,因为它们需要完全标记的源流样品。本文旨在攻击跨域多发行分类问题中极端标签短缺问题的问题,在过程运行之前,仅提供了很少的标记源流样品。我们的解决方案,即从部分地面真理(Leopard)中学习的流流过程,建立在一个灵活的深度聚类网络上,在该网络中,其隐藏的节点,层和簇被添加并在不同的数据分布方面动态删除。同时的特征学习和聚类技术为群集友好的潜在空间提供了同时的特征学习和聚类技术的基础。域的适应策略依赖于对抗域的适应技术,在该技术中,训练特征提取器以欺骗域分类器对源和目标流进行分类。我们的数值研究证明了豹子的功效,在24例中,与突出算法相比,它可以提高性能的改善。豹子的源代码在\ url {https://github.com/wengweng001/leopard.git}中共享。
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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.
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恶意软件(恶意软件)分类为持续学习(CL)制度提供了独特的挑战,这是由于每天收到的新样本的数量以及恶意软件的发展以利用新漏洞。在典型的一天中,防病毒供应商将获得数十万个独特的软件,包括恶意和良性,并且在恶意软件分类器的一生中,有超过十亿个样品很容易积累。鉴于问题的规模,使用持续学习技术的顺序培训可以在减少培训和存储开销方面提供可观的好处。但是,迄今为止,还没有对CL应用于恶意软件分类任务的探索。在本文中,我们研究了11种应用于三个恶意软件任务的CL技术,涵盖了常见的增量学习方案,包括任务,类和域增量学习(IL)。具体而言,使用两个现实的大规模恶意软件数据集,我们评估了CL方法在二进制恶意软件分类(domain-il)和多类恶意软件家庭分类(Task-IL和类IL)任务上的性能。令我们惊讶的是,在几乎所有情况下,持续的学习方法显着不足以使训练数据的幼稚关节重播 - 在某些情况下,将精度降低了70个百分点以上。与关节重播相比,有选择性重播20%的存储数据的一种简单方法可以实现更好的性能,占训练时间的50%。最后,我们讨论了CL技术表现出乎意料差的潜在原因,希望它激发进一步研究在恶意软件分类域中更有效的技术。
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持续学习(CL)旨在制定模仿人类能力顺序学习新任务的能力,同时能够保留从过去经验获得的知识。在本文中,我们介绍了内存约束在线连续学习(MC-OCL)的新问题,这对存储器开销对可能算法可以用于避免灾难性遗忘的记忆开销。最多,如果不是全部,之前的CL方法违反了这些约束,我们向MC-OCL提出了一种算法解决方案:批量蒸馏(BLD),基于正则化的CL方法,有效地平衡了稳定性和可塑性,以便学习数据流,同时保留通过蒸馏解决旧任务的能力。我们在三个公开的基准测试中进行了广泛的实验评估,经验证明我们的方法成功地解决了MC-OCL问题,并实现了需要更高内存开销的先前蒸馏方法的可比准确性。
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人类的持续学习(CL)能力与稳定性与可塑性困境密切相关,描述了人类如何实现持续的学习能力和保存的学习信息。自发育以来,CL的概念始终存在于人工智能(AI)中。本文提出了对CL的全面审查。与之前的评论不同,主要关注CL中的灾难性遗忘现象,本文根据稳定性与可塑性机制的宏观视角来调查CL。类似于生物对应物,“智能”AI代理商应该是I)记住以前学到的信息(信息回流); ii)不断推断新信息(信息浏览:); iii)转移有用的信息(信息转移),以实现高级CL。根据分类学,评估度量,算法,应用以及一些打开问题。我们的主要贡献涉及I)从人工综合情报层面重新检查CL; ii)在CL主题提供详细和广泛的概述; iii)提出一些关于CL潜在发展的新颖思路。
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General Continual Learning (GCL) aims at learning from non independent and identically distributed stream data without catastrophic forgetting of the old tasks that don't rely on task boundaries during both training and testing stages. We reveal that the relation and feature deviations are crucial problems for catastrophic forgetting, in which relation deviation refers to the deficiency of the relationship among all classes in knowledge distillation, and feature deviation refers to indiscriminative feature representations. To this end, we propose a Complementary Calibration (CoCa) framework by mining the complementary model's outputs and features to alleviate the two deviations in the process of GCL. Specifically, we propose a new collaborative distillation approach for addressing the relation deviation. It distills model's outputs by utilizing ensemble dark knowledge of new model's outputs and reserved outputs, which maintains the performance of old tasks as well as balancing the relationship among all classes. Furthermore, we explore a collaborative self-supervision idea to leverage pretext tasks and supervised contrastive learning for addressing the feature deviation problem by learning complete and discriminative features for all classes. Extensive experiments on four popular datasets show that our CoCa framework achieves superior performance against state-of-the-art methods. Code is available at https://github.com/lijincm/CoCa.
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Lack of performance when it comes to continual learning over non-stationary distributions of data remains a major challenge in scaling neural network learning to more human realistic settings. In this work we propose a new conceptualization of the continual learning problem in terms of a temporally symmetric trade-off between transfer and interference that can be optimized by enforcing gradient alignment across examples. We then propose a new algorithm, Meta-Experience Replay (MER), that directly exploits this view by combining experience replay with optimization based meta-learning. This method learns parameters that make interference based on future gradients less likely and transfer based on future gradients more likely. 1 We conduct experiments across continual lifelong supervised learning benchmarks and non-stationary reinforcement learning environments demonstrating that our approach consistently outperforms recently proposed baselines for continual learning. Our experiments show that the gap between the performance of MER and baseline algorithms grows both as the environment gets more non-stationary and as the fraction of the total experiences stored gets smaller.
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Continual learning (CL) learns a sequence of tasks incrementally. There are two popular CL settings, class incremental learning (CIL) and task incremental learning (TIL). A major challenge of CL is catastrophic forgetting (CF). While a number of techniques are already available to effectively overcome CF for TIL, CIL remains to be highly challenging. So far, little theoretical study has been done to provide a principled guidance on how to solve the CIL problem. This paper performs such a study. It first shows that probabilistically, the CIL problem can be decomposed into two sub-problems: Within-task Prediction (WP) and Task-id Prediction (TP). It further proves that TP is correlated with out-of-distribution (OOD) detection, which connects CIL and OOD detection. The key conclusion of this study is that regardless of whether WP and TP or OOD detection are defined explicitly or implicitly by a CIL algorithm, good WP and good TP or OOD detection are necessary and sufficient for good CIL performances. Additionally, TIL is simply WP. Based on the theoretical result, new CIL methods are also designed, which outperform strong baselines in both CIL and TIL settings by a large margin.
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模块化是持续学习(CL)的令人信服的解决方案,是相关任务建模的问题。学习和组合模块来解决不同的任务提供了一种抽象来解决CL的主要挑战,包括灾难性的遗忘,向后和向前传输跨任务以及子线性模型的增长。我们引入本地模块组成(LMC),该方法是模块化CL的方法,其中每个模块都提供了局部结构组件,其估计模块与输入的相关性。基于本地相关评分进行动态模块组合。我们展示了对任务身份(IDS)的不可知性来自(本地)结构学习,该结构学习是特定于模块和/或模型特定于以前的作品,使LMC适用于与以前的作品相比的更多CL设置。此外,LMC还跟踪输入分布的统计信息,并在检测到异常样本时添加新模块。在第一组实验中,LMC与最近的持续转移学习基准上的现有方法相比,不需要任务标识。在另一个研究中,我们表明结构学习的局部性允许LMC插入相关但未遵守的任务(OOD),以及在不同任务序列上独立于不同的任务序列培训的模块化网络,而无需任何微调。最后,在寻找LMC的限制,我们在30和100个任务的更具挑战性序列上研究它,展示了本地模块选择在存在大量候选模块时变得更具挑战性。在此设置中,与Oracle基准的基线相比,最佳执行LMC产生的模块更少,但它达到了较低的总体精度。 CodeBase可在https://github.com/oleksost/lmc下找到。
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持续学习需要模型来学习新任务,同时保持先前学识到的知识。已经提出了各种算法来解决这一真正的挑战。到目前为止,基于排练的方法,例如经验重播,取得了最先进的性能。这些方法将过去任务的一小部分保存为内存缓冲区,以防止模型忘记以前学识的知识。但是,它们中的大多数情况都同样对待每一个新任务,即,在学习不同的新任务时修复了框架的超级参数。这样的设置缺乏对过去和新任务之间的关系/相似性的考虑。例如,与从公共汽车中学到的人相比,从狗的知识/特征比识别猫(新任务)更有益。在这方面,我们提出了一种基于BI级优化的元学习算法,以便自适应地调整从过去和新任务中提取的知识之间的关系。因此,该模型可以在持续学习期间找到适当的梯度方向,避免在内存缓冲区上的严重过度拟合问题。广泛的实验是在三个公开的数据集(即CiFar-10,CiFar-100和微小想象网)上进行的。实验结果表明,该方法可以一致地改善所有基线的性能。
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