Deep learning models are increasingly deployed on edge Internet of Things (IoT) devices. However, these models typically operate under supervised conditions and fail to recognize unseen classes different from training. To address this, zero-shot learning (ZSL) aims to classify data of unseen classes with the help of semantic information. Foundation models (FMs) trained on web-scale data have shown impressive ZSL capability in natural language processing and visual understanding. However, leveraging FMs' generalized knowledge for zero-shot IoT sensing using signals such as mmWave, IMU, and Wi-Fi has not been fully investigated. In this work, we align the IoT data embeddings with the semantic embeddings generated by an FM's text encoder for zero-shot IoT sensing. To utilize the physics principles governing the generation of IoT sensor signals to derive more effective prompts for semantic embedding extraction, we propose to use cross-attention to combine a learnable soft prompt that is optimized automatically on training data and an auxiliary hard prompt that encodes domain knowledge of the IoT sensing task. To address the problem of IoT embeddings biasing to seen classes due to the lack of unseen class data during training, we propose using data augmentation to synthesize unseen class IoT data for fine-tuning the IoT feature extractor and embedding projector. We evaluate our approach on multiple IoT sensing tasks. Results show that our approach achieves superior open-set detection and generalized zero-shot learning performance compared with various baselines. Our code is available at https://github.com/schrodingho/FM\_ZSL\_IoT.


翻译:深度学习模型正日益部署在边缘物联网设备上。然而,这些模型通常在监督条件下运行,无法识别与训练类别不同的未见类别。为解决此问题,零样本学习旨在借助语义信息对未见类别的数据进行分类。基于网络规模数据训练的基础模型已在自然语言处理和视觉理解领域展现出卓越的零样本学习能力。然而,如何利用基础模型的泛化知识,通过毫米波、惯性测量单元和Wi-Fi等信号实现零样本物联网感知,尚未得到充分研究。在本工作中,我们将物联网数据嵌入与基础模型文本编码器生成的语义嵌入对齐,以实现零样本物联网感知。为利用支配物联网传感器信号生成的物理原理来获取更有效的语义嵌入提取提示,我们提出使用交叉注意力机制,将基于训练数据自动优化的可学习软提示与编码物联网感知任务领域知识的辅助硬提示相结合。针对训练过程中因缺乏未见类别数据导致物联网嵌入向已见类别偏移的问题,我们提出通过数据增强合成未见类别的物联网数据,以微调物联网特征提取器和嵌入投影器。我们在多个物联网感知任务上评估了所提方法。结果表明,与多种基线方法相比,我们的方法在开放集检测和广义零样本学习性能方面均表现出优越性。代码发布于 https://github.com/schrodingho/FM\_ZSL\_IoT。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
13+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
3+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
0+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
3+阅读 · 4月20日
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
1+阅读 · 4月20日
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
7+阅读 · 4月20日
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
5+阅读 · 4月20日
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
14+阅读 · 4月19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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
13+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
3+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
0+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员