Research in the field of Continual Semantic Segmentation is mainly investigating novel learning algorithms to overcome catastrophic forgetting of neural networks. Most recent publications have focused on improving learning algorithms without distinguishing effects caused by the choice of neural architecture.Therefore, we study how the choice of neural network architecture affects catastrophic forgetting in class- and domain-incremental semantic segmentation. Specifically, we compare the well-researched CNNs to recently proposed Transformers and Hybrid architectures, as well as the impact of the choice of novel normalization layers and different decoder heads. We find that traditional CNNs like ResNet have high plasticity but low stability, while transformer architectures are much more stable. When the inductive biases of CNN architectures are combined with transformers in hybrid architectures, it leads to higher plasticity and stability. The stability of these models can be explained by their ability to learn general features that are robust against distribution shifts. Experiments with different normalization layers show that Continual Normalization achieves the best trade-off in terms of adaptability and stability of the model. In the class-incremental setting, the choice of the normalization layer has much less impact. Our experiments suggest that the right choice of architecture can significantly reduce forgetting even with naive fine-tuning and confirm that for real-world applications, the architecture is an important factor in designing a continual learning model.


翻译:持续语义分割领域的研究主要致力于探索新型学习算法以克服神经网络的灾难性遗忘。最新发表的论文大多聚焦于改进学习算法,而未区分神经网络架构选择所产生的影响。为此,我们研究了神经网络架构选择如何影响类增量与域增量语义分割中的灾难性遗忘。具体而言,我们比较了研究成熟的卷积神经网络(CNN)与近期提出的Transformer和混合架构,以及新型归一化层和不同解码器头部选择的影响。研究发现,像ResNet这样的传统CNN具有高可塑性但低稳定性,而Transformer架构则稳定得多。当CNN架构的归纳偏置与Transformer在混合架构中结合时,可同时实现更高的可塑性与稳定性。这些模型的稳定性可归因于其学习对分布偏移鲁棒的通用特征的能力。不同归一化层的实验表明,持续归一化在模型适应性与稳定性之间实现了最佳权衡。在类增量设置中,归一化层选择的影响则显著减弱。我们的实验表明,即使采用朴素的微调方法,正确的架构选择也能显著减少遗忘,并证实对于实际应用而言,架构是设计持续学习模型的重要因素。

0
下载
关闭预览

相关内容

让 iOS 8 和 OS X Yosemite 无缝切换的一个新特性。 > Apple products have always been designed to work together beautifully. But now they may really surprise you. With iOS 8 and OS X Yosemite, you’ll be able to do more wonderful things than ever before.

Source: Apple - iOS 8
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
A Comprehensive Survey on Transfer Learning
Arxiv
121+阅读 · 2019年11月7日
W-net: Bridged U-net for 2D Medical Image Segmentation
Arxiv
20+阅读 · 2018年7月12日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
2+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
5+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
18+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
相关VIP内容
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员