Language-supervised vision models have recently attracted great attention in computer vision. A common approach to build such models is to use contrastive learning on paired data across the two modalities, as exemplified by Contrastive Language-Image Pre-Training (CLIP). In this paper, under linear representation settings, (i) we initiate the investigation of a general class of nonlinear loss functions for multimodal contrastive learning (MMCL) including CLIP loss and show its connection to singular value decomposition (SVD). Namely, we show that each step of loss minimization by gradient descent can be seen as performing SVD on a contrastive cross-covariance matrix. Based on this insight, (ii) we analyze the performance of MMCL. We quantitatively show that the feature learning ability of MMCL can be better than that of unimodal contrastive learning applied to each modality even under the presence of wrongly matched pairs. This characterizes the robustness of MMCL to noisy data. Furthermore, when we have access to additional unpaired data, (iii) we propose a new MMCL loss that incorporates additional unpaired datasets. We show that the algorithm can detect the ground-truth pairs and improve performance by fully exploiting unpaired datasets. The performance of the proposed algorithm was verified by numerical experiments.


翻译:语言监督的视觉模型近年来在计算机视觉领域引起了广泛关注。构建此类模型的常用方法是在跨模态配对数据上应用对比学习,如对比语言-图像预训练(CLIP)模型所示。本文在线性表示设定下,(i) 首次研究了一类包含CLIP损失在内的多模态对比学习(MMCL)非线性损失函数的通用性质,并揭示了其与奇异值分解(SVD)的内在联系。具体而言,我们证明通过梯度下降进行损失最小化的每一步均可视为对对比交叉协方差矩阵执行SVD操作。基于这一洞见,(ii) 我们分析了MMCL的性能表现。定量结果表明,即便存在错误匹配对的情况下,MMCL的特征学习能力仍可能优于对单个模态分别应用的单模态对比学习,这刻画了MMCL对噪声数据的鲁棒性。此外,当额外无配对数据可用时,(iii) 我们提出了一种能够融合额外无配对数据集的新型MMCL损失函数。研究表明,该算法能够检测真实配对关系并通过充分利用无配对数据集提升性能。数值实验验证了所提算法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurlPS 2022 | 自然语言处理相关论文分类整理
专知会员服务
51+阅读 · 2022年10月2日
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
零样本文本分类,Zero-Shot Learning for Text Classification
专知会员服务
97+阅读 · 2020年5月31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
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
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
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
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 · 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
1+阅读 · 2012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
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
NeurlPS 2022 | 自然语言处理相关论文分类整理
专知会员服务
51+阅读 · 2022年10月2日
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
零样本文本分类,Zero-Shot Learning for Text Classification
专知会员服务
97+阅读 · 2020年5月31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
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
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15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
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
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
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 · 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
1+阅读 · 2012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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员