Recognizing elementary underlying concepts from observations (disentanglement) and generating novel combinations of these concepts (compositional generalization) are fundamental abilities for humans to support rapid knowledge learning and generalize to new tasks, with which the deep learning models struggle. Towards human-like intelligence, various works on disentangled representation learning have been proposed, and recently some studies on compositional generalization have been presented. However, few works study the relationship between disentanglement and compositional generalization, and the observed results are inconsistent. In this paper, we study several typical disentangled representation learning works in terms of both disentanglement and compositional generalization abilities, and we provide an important insight: vector-based representation (using a vector instead of a scalar to represent a concept) is the key to empower both good disentanglement and strong compositional generalization. This insight also resonates the neuroscience research that the brain encodes information in neuron population activity rather than individual neurons. Motivated by this observation, we further propose a method to reform the scalar-based disentanglement works ($\beta$-TCVAE and FactorVAE) to be vector-based to increase both capabilities. We investigate the impact of the dimensions of vector-based representation and one important question: whether better disentanglement indicates higher compositional generalization. In summary, our study demonstrates that it is possible to achieve both good concept recognition and novel concept composition, contributing an important step towards human-like intelligence.


翻译:从观测中识别基本潜在概念(解耦)并生成这些概念的新颖组合(组合泛化)是人类支持快速知识学习并推广至新任务的基础能力,而深度学习模型在此方面表现不佳。为迈向类人智能,研究者已提出多种解耦表示学习方法,近期也出现了一些关于组合泛化的研究。然而,目前鲜有工作探究解耦与组合泛化之间的关系,且已有观测结果并不一致。本文从解耦与组合泛化能力两方面研究了多个典型的解耦表示学习工作,并提出重要见解:基于向量的表示(使用向量而非标量表示一个概念)是实现良好解耦与强组合泛化能力的关键。这一见解也与神经科学中关于大脑通过神经元群体活动而非单个神经元编码信息的研究相呼应。受此启发,我们进一步提出一种方法,将基于标量的解耦工作(β-TCVAE和FactorVAE)改造为基于向量形式,以提升两者的能力。我们探究了基于向量表示的维度影响,并回答了一个关键问题:更好的解耦是否意味着更高的组合泛化能力?总之,我们的研究表明,同时实现良好的概念识别与新颖概念组合具有可能性,这为迈向类人智能迈出了重要一步。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
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
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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月13日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18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
1+阅读 · 24分钟前
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
1+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
3+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
5+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
13+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
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6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
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
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 · 2009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