Unsupervised lifelong learning refers to the ability to learn over time while memorizing previous patterns without supervision. Although great progress has been made in this direction, existing work often assumes strong prior knowledge about the incoming data (e.g., knowing the class boundaries), which can be impossible to obtain in complex and unpredictable environments. In this paper, motivated by real-world scenarios, we propose a more practical problem setting called online self-supervised lifelong learning without prior knowledge. The proposed setting is challenging due to the non-iid and single-pass data, the absence of external supervision, and no prior knowledge. To address the challenges, we propose Self-Supervised ContrAstive Lifelong LEarning without Prior Knowledge (SCALE) which can extract and memorize representations on the fly purely from the data continuum. SCALE is designed around three major components: a pseudo-supervised contrastive loss, a self-supervised forgetting loss, and an online memory update for uniform subset selection. All three components are designed to work collaboratively to maximize learning performance. We perform comprehensive experiments of SCALE under iid and four non-iid data streams. The results show that SCALE outperforms the state-of-the-art algorithm in all settings with improvements up to 3.83%, 2.77% and 5.86% in terms of kNN accuracy on CIFAR-10, CIFAR-100, and TinyImageNet datasets.


翻译:无监督终身学习指在无需监督的情况下随时间学习并记忆先前模式的能力。尽管该方向已取得显著进展,现有工作通常假设对输入数据具备强先验知识(例如知晓类别边界),这在复杂不可预测的环境中往往难以获取。本文基于真实场景需求,提出一种更具实用性的问题设定——无先验知识的在线自监督终身学习。该设定因数据非独立同分布性、单次遍历特性、缺乏外部监督及无先验知识而极具挑战性。为应对这些挑战,我们提出无先验知识的自监督对比终身学习算法(SCALE),该算法能纯粹从连续数据流中实时提取并记忆表征。SCALE围绕三个核心组件设计:伪监督对比损失、自监督遗忘损失、以及用于均匀子集选择的在线记忆更新机制。三个组件协同工作以最大化学习性能。我们在独立同分布及四种非独立同分布数据流下对SCALE进行全面实验,结果表明:在CIFAR-10、CIFAR-100和TinyImageNet数据集上,SCALE在所有设定下均超越当前最优算法,kNN准确率分别提升达3.83%、2.77%和5.86%。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAAI2022】跨域少样本图分类
专知会员服务
30+阅读 · 2022年1月22日
专知会员服务
44+阅读 · 2021年5月19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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
Meta-Learning 元学习:学会快速学习
专知
24+阅读 · 2018年12月8日
深度网络自我学习,最终实现更少样本的学习
计算机视觉战队
12+阅读 · 2018年7月30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 · 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
2+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
7+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
Multi-Domain Multi-Task Rehearsal for Lifelong Learning
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月14日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
最新内容
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
0+阅读 · 29分钟前
《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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
Meta-Learning 元学习:学会快速学习
专知
24+阅读 · 2018年12月8日
深度网络自我学习,最终实现更少样本的学习
计算机视觉战队
12+阅读 · 2018年7月30日
相关基金
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 · 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
2+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
7+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员