arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
​通知:联邦节假日调休:哥伦布日 / 原住民日(Columbus Day / Indigenous Peoples' Day),今日(13日)无更新。
arXiv 2402.14957cs.CVcs.LG

大多数自监督学习方法背后的共同稳定性机制

The Common Stability Mechanism behind most Self-Supervised Learning Approaches

KU Leuven(鲁汶大学);University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学)

Abhishek Jha, Matthew B. Blaschko, Yuki M. Asano, Tinne Tuytelaars

AI总结:

本文提出统一框架解释多种自监督学习方法的共同稳定性机制,指出其隐式优化相似目标:最小化数据分布均值的表示幅度,同时最大化单个样本在不同增强下期望表示的幅度,并通过 Imagenet100 实验验证。

摘要:

过去几年,自监督学习(SSL)取得了巨大进展,其成功可归因于在学习过程中引入了有用的归纳偏置,从而在学习有意义的视觉表示的同时避免坍缩。这些归纳偏置和约束在不同 SSL 技术中表现为不同的优化形式,例如在对比式形式中利用负样本,或在 BYOL 和 SimSiam 中使用指数移动平均和预测器。在本文中,我们提供了一个框架来解释这些不同 SSL 技术的稳定性机制:i)我们讨论了对比式技术(如 SimCLR)和非对比式技术(如 BYOL、SWAV、SimSiam、Barlow Twins 和 DINO)的工作机制;ii)我们提出一个论点,即尽管形式不同,这些方法隐式地优化了一个相似的目标函数,即在所有数据样本上最小化期望表示的幅度(即数据分布的均值),同时在不同数据增强下最大化单个样本期望表示的幅度;iii)我们提供了数学和经验证据来支持我们的框架。我们提出了不同的假设,并使用 Imagenet100 数据集对它们进行了测试。

英文摘要:

Last couple of years have witnessed a tremendous progress in self-supervised learning (SSL), the success of which can be attributed to the introduction of useful inductive biases in the learning process to learn meaningful visual representations while avoiding collapse. These inductive biases and constraints manifest themselves in the form of different optimization formulations in the SSL techniques, e.g. by utilizing negative examples in a contrastive formulation, or exponential moving average and predictor in BYOL and SimSiam. In this paper, we provide a framework to explain the stability mechanism of these different SSL techniques: i) we discuss the working mechanism of contrastive techniques like SimCLR, non-contrastive techniques like BYOL, SWAV, SimSiam, Barlow Twins, and DINO; ii) we provide an argument that despite different formulations these methods implicitly optimize a similar objective function, i.e. minimizing the magnitude of the expected representation over all data samples, or the mean of the data distribution, while maximizing the magnitude of the expected representation of individual samples over different data augmentations; iii) we provide mathematical and empirical evidence to support our framework. We formulate different hypotheses and test them using the Imagenet100 dataset.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑