Prompt learning has emerged as an efficient alternative for fine-tuning foundational models, such as CLIP, for various downstream tasks. Conventionally trained using the task-specific objective, i.e., cross-entropy loss, prompts tend to overfit downstream data distributions and find it challenging to capture task-agnostic general features from the frozen CLIP. This leads to the loss of the model's original generalization capability. To address this issue, our work introduces a self-regularization framework for prompting called PromptSRC (Prompting with Self-regulating Constraints). PromptSRC guides the prompts to optimize for both task-specific and task-agnostic general representations using a three-pronged approach by: (a) regulating {prompted} representations via mutual agreement maximization with the frozen model, (b) regulating with self-ensemble of prompts over the training trajectory to encode their complementary strengths, and (c) regulating with textual diversity to mitigate sample diversity imbalance with the visual branch. To the best of our knowledge, this is the first regularization framework for prompt learning that avoids overfitting by jointly attending to pre-trained model features, the training trajectory during prompting, and the textual diversity. PromptSRC explicitly steers the prompts to learn a representation space that maximizes performance on downstream tasks without compromising CLIP generalization. We perform extensive experiments on 4 benchmarks where PromptSRC overall performs favorably well compared to the existing methods. Our code and pre-trained models are publicly available at: https://github.com/muzairkhattak/PromptSRC.


翻译:提示学习已成为微调CLIP等基础模型以适应下游任务的高效替代方案。传统上,提示通过任务特定目标(即交叉熵损失)进行训练,容易过度拟合下游数据分布,难以从冻结的CLIP中捕获任务无关的通用特征,导致模型原始泛化能力的丧失。为解决此问题,我们提出名为PromptSRC(带自调节约束的提示学习)的自正则化框架,通过三管齐下的方法引导提示同时优化任务特定与任务无关的通用表征:(a)通过最大化与冻结模型的相互一致性来调节提示表征;(b)利用训练轨迹上的提示自集成来编码其互补优势;(c)通过文本多样性缓解视觉分支的样本多样性失衡。据我们所知,这是首个通过联合关注预训练模型特征、提示训练轨迹及文本多样性来避免过度拟合的提示学习正则化框架。PromptSRC明确引导提示学习一个表征空间,在最大化下游任务性能的同时不损害CLIP的泛化能力。我们在4个基准数据集上进行了大量实验,结果表明PromptSRC总体性能优于现有方法。我们的代码和预训练模型已公开于:https://github.com/muzairkhattak/PromptSRC。

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