Existing contrastive learning methods rely on pairwise sample contrast $z_x^\top z_{x'}$ to learn data representations, but the learned features often lack clear interpretability from a human perspective. Theoretically, it lacks feature identifiability and different initialization may lead to totally different features. In this paper, we study a new method named tri-factor contrastive learning (triCL) that involves a 3-factor contrast in the form of $z_x^\top S z_{x'}$, where $S=\text{diag}(s_1,\dots,s_k)$ is a learnable diagonal matrix that automatically captures the importance of each feature. We show that by this simple extension, triCL can not only obtain identifiable features that eliminate randomness but also obtain more interpretable features that are ordered according to the importance matrix $S$. We show that features with high importance have nice interpretability by capturing common classwise features, and obtain superior performance when evaluated for image retrieval using a few features. The proposed triCL objective is general and can be applied to different contrastive learning methods like SimCLR and CLIP. We believe that it is a better alternative to existing 2-factor contrastive learning by improving its identifiability and interpretability with minimal overhead. Code is available at https://github.com/PKU-ML/Tri-factor-Contrastive-Learning.


翻译:现有对比学习方法依赖成对样本对比 $z_x^\top z_{x'}$ 来学习数据表示,但所学特征常缺乏人类视角下的清晰可解释性。理论上,该方法缺乏特征可识别性,不同初始化可能导致截然不同的特征。本文研究一种名为三因子对比学习(triCL)的新方法,该方法采用 $z_x^\top S z_{x'}$ 形式的三因子对比,其中 $S=\text{diag}(s_1,\dots,s_k)$ 是一个可学习对角矩阵,能自动捕捉每个特征的重要性。我们证明,通过这一简单扩展,triCL 不仅能获得消除随机性的可识别特征,还能得到更具可解释性的特征,这些特征可根据重要性矩阵 $S$ 排序。研究表明,高重要性特征通过捕捉类别共同特征具有良好的可解释性,并在使用少量特征进行图像检索时展现出优越性能。所提出的 triCL 目标函数具有通用性,可应用于 SimCLR 和 CLIP 等不同对比学习方法。我们相信,通过以最小代价提升可识别性和可解释性,triCL 是现有双因子对比学习的更优替代方案。代码已发布于 https://github.com/PKU-ML/Tri-factor-Contrastive-Learning。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
0+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
0+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月13日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
0+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
0+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员