Self-Supervised Contrastive Learning has proven effective in deriving high-quality representations from unlabeled data. However, a major challenge that hinders both unimodal and multimodal contrastive learning is feature suppression, a phenomenon where the trained model captures only a limited portion of the information from the input data while overlooking other potentially valuable content. This issue often leads to indistinguishable representations for visually similar but semantically different inputs, adversely affecting downstream task performance, particularly those requiring rigorous semantic comprehension. To address this challenge, we propose a novel model-agnostic Multistage Contrastive Learning (MCL) framework. Unlike standard contrastive learning which inherently captures one single biased feature distribution, MCL progressively learns previously unlearned features through feature-aware negative sampling at each stage, where the negative samples of an anchor are exclusively selected from the cluster it was assigned to in preceding stages. Meanwhile, MCL preserves the previously well-learned features by cross-stage representation integration, integrating features across all stages to form final representations. Our comprehensive evaluation demonstrates MCL's effectiveness and superiority across both unimodal and multimodal contrastive learning, spanning a range of model architectures from ResNet to Vision Transformers (ViT). Remarkably, in tasks where the original CLIP model has shown limitations, MCL dramatically enhances performance, with improvements up to threefold on specific attributes in the recently proposed MMVP benchmark.


翻译:自监督对比学习已被证明能够从无标签数据中提取高质量表征。然而,无论是单模态还是多模态对比学习,都面临一个主要挑战——特征抑制现象,即训练后的模型仅捕获输入数据中的有限信息,而忽略了其他潜在有价值的内容。该问题常导致视觉相似但语义不同的输入产生难以区分的表征,进而损害下游任务性能,尤其影响需要精确语义理解的任务。为应对这一挑战,我们提出了一种新颖的与模型无关的多阶段对比学习框架。与标准对比学习仅能捕获单一有偏特征分布不同,MCL通过各阶段特征感知的负采样逐步学习先前未掌握的特征——其中锚点的负样本专门从前序阶段分配到的聚类中选取。同时,MCL通过跨阶段表征整合来保留已充分学习的特征,集成所有阶段的特征以形成最终表征。我们的综合评估表明,MCL在从ResNet到视觉Transformer的多种模型架构中,对单模态与多模态对比学习均展现出卓越的有效性与优越性。值得注意的是,在原始CLIP模型表现受限的任务中,MCL显著提升了性能,在最新提出的MMVP基准测试中,特定属性指标最高提升达三倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
VIP会员
最新内容
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
0+阅读 · 13分钟前
美海军“超配项目”
专知会员服务
0+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20日
相关资讯
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员