The main goal of Few-Shot learning algorithms is to enable learning from small amounts of data. One of the most popular and elegant Few-Shot learning approaches is Model-Agnostic Meta-Learning (MAML). The main idea behind this method is to learn the shared universal weights of a meta-model, which are then adapted for specific tasks. However, the method suffers from over-fitting and poorly quantifies uncertainty due to limited data size. Bayesian approaches could, in principle, alleviate these shortcomings by learning weight distributions in place of point-wise weights. Unfortunately, previous modifications of MAML are limited due to the simplicity of Gaussian posteriors, MAML-like gradient-based weight updates, or by the same structure enforced for universal and adapted weights. In this paper, we propose a novel framework for Bayesian MAML called BayesianHMAML, which employs Hypernetworks for weight updates. It learns the universal weights point-wise, but a probabilistic structure is added when adapted for specific tasks. In such a framework, we can use simple Gaussian distributions or more complicated posteriors induced by Continuous Normalizing Flows.


翻译:少样本学习算法的主要目标是实现从少量数据中学习。最流行且优雅的少样本学习方法之一是模型无关元学习(MAML)。该方法的核心思想是学习元模型的共享通用权重,随后针对特定任务对这些权重进行适配。然而,由于数据规模有限,该方法存在过拟合问题且难以有效量化不确定性。原则上,贝叶斯方法可通过学习权重分布替代逐点权重来缓解这些缺陷。但遗憾的是,由于高斯后验分布的简单性、类似MAML的梯度更新方式,以及对通用权重与适配权重采用相同的结构约束,现有MAML的改进方案存在局限。本文提出一种名为BayesianHMAML的新型贝叶斯MAML框架,该框架采用超网络进行权重更新。在此框架中,通用权重以逐点方式学习,但在适配特定任务时引入概率结构。我们既可采用简单的高斯分布,也可使用连续归一化流诱导的更复杂后验分布。

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MAML(Model-Agnostic Meta-Learning)是元学习(Meta learning)最经典的几个算法之一,出自论文《Model-Agnostic Meta-Learning for Fast Adaptation of Deep Networks》。 原文地址:https://arxiv.org/abs/1703.03400
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