As AI agents are increasingly used in the real open world with unknowns or novelties, they need the ability to (1) recognize objects that (i) they have learned and (ii) detect items that they have not seen or learned before, and (2) learn the new items incrementally to become more and more knowledgeable and powerful. (1) is called novelty detection or out-of-distribution (OOD) detection and (2) is called class incremental learning (CIL), which is a setting of continual learning (CL). In existing research, OOD detection and CIL are regarded as two completely different problems. This paper theoretically proves that OOD detection actually is necessary for CIL. We first show that CIL can be decomposed into two sub-problems: within-task prediction (WP) and task-id prediction (TP). We then prove that TP is correlated with OOD detection. The key theoretical result is that regardless of whether WP and OOD detection (or TP) are defined explicitly or implicitly by a CIL algorithm, good WP and good OOD detection are necessary and sufficient conditions for good CIL, which unifies novelty or OOD detection and continual learning (CIL, in particular). A good CIL algorithm based on our theory can naturally be used in open world learning, which is able to perform both novelty/OOD detection and continual learning. Based on the theoretical result, new CIL methods are also designed, which outperform strong baselines in terms of CIL accuracy and its continual OOD detection by a large margin.


翻译:随着人工智能代理越来越多地被应用于存在未知或新事物的真实开放世界,它们需要具备以下能力:(1)识别(i)已学习过的对象,并(ii)检测之前未见或未学习过的项目;(2)增量式地学习新项目,以逐步变得更博学、更强大。能力(1)称为新颖性检测或分布外(OOD)检测,能力(2)称为类增量学习(CIL),这是持续学习(CL)的一种设定。在现有研究中,OOD检测与CIL被视为两个完全不同的问题。本文从理论上证明了OOD检测实际上对CIL是必要的。我们首先表明CIL可分解为两个子问题:任务内预测(WP)和任务ID预测(TP)。随后证明TP与OOD检测相关。关键的理论结果是:无论WP和OOD检测(或TP)是由CIL算法显式或隐式定义,良好的WP和良好的OOD检测是优质CIL的必要且充分条件,这统一了新颖性或OOD检测与持续学习(特别是CIL)。基于我们理论构建的良好CIL算法可自然地应用于开放世界学习,它能够同时执行新颖性/OOD检测和持续学习。基于该理论结果,我们还设计了新的CIL方法,在CIL准确率及其持续OOD检测方面大幅优于强基线方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2023】类增量学习的在线超参数优化
专知会员服务
20+阅读 · 2023年1月18日
「连续学习Continual learning, CL」最新2022研究综述
专知会员服务
85+阅读 · 2022年6月26日
专知会员服务
112+阅读 · 2020年6月26日
【Uber AI新论文】持续元学习,Learning to Continually Learn
专知会员服务
37+阅读 · 2020年2月27日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014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
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+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 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Generalized Out-of-Distribution Detection: A Survey
Arxiv
15+阅读 · 2021年10月21日
Arxiv
13+阅读 · 2021年3月3日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
50+阅读 · 2021年1月6日
Deep Learning for Generic Object Detection: A Survey
Arxiv
14+阅读 · 2018年9月6日
VIP会员
最新内容
2025年全球二十起重大无人机作战事件
专知会员服务
2+阅读 · 今天10:39
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:58
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
7+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
14+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014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
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+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 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员