How to enable learnability for new classes while keeping the capability well on old classes has been a crucial challenge for class incremental learning. Beyond the normal case, long-tail class incremental learning and few-shot class incremental learning are also proposed to consider the data imbalance and data scarcity, respectively, which are common in real-world implementations and further exacerbate the well-known problem of catastrophic forgetting. Existing methods are specifically proposed for one of the three tasks. In this paper, we offer a unified solution to the misalignment dilemma in the three tasks. Concretely, we propose neural collapse terminus that is a fixed structure with the maximal equiangular inter-class separation for the whole label space. It serves as a consistent target throughout the incremental training to avoid dividing the feature space incrementally. For CIL and LTCIL, we further propose a prototype evolving scheme to drive the backbone features into our neural collapse terminus smoothly. Our method also works for FSCIL with only minor adaptations. Theoretical analysis indicates that our method holds the neural collapse optimality in an incremental fashion regardless of data imbalance or data scarcity. We also design a generalized case where we do not know the total number of classes and whether the data distribution is normal, long-tail, or few-shot for each coming session, to test the generalizability of our method. Extensive experiments with multiple datasets are conducted to demonstrate the effectiveness of our unified solution to all the three tasks and the generalized case.


翻译:如何在不损害旧类能力的前提下使新类具有可学习性,一直是类增量学习的关键挑战。在常规情况之外,长尾类增量学习和少样本类增量学习分别考虑了数据不平衡和数据稀缺问题——这些在现实应用中普遍存在并进一步加剧了众所周知的灾难性遗忘问题。现有方法仅针对这三类任务中的某一项而专门设计。本文针对三类任务中的对齐困境提出了统一解决方案。具体而言,我们提出神经崩溃终点——一种针对整个标签空间具有最大等角类间间隔的固定结构。它作为增量训练过程中的一致目标,避免了对特征空间进行增量划分。针对CIL和LTCIL,我们进一步提出原型演化方案,使主干网络特征平滑收敛至神经崩溃终点。我们的方法仅需微小调整即可适用于FSCIL。理论分析表明,无论数据不平衡或数据稀缺,我们的方法都能以增量方式保持神经崩溃最优性。我们还设计了一个泛化场景——未知每轮任务的总类别数以及数据分布属于正态、长尾还是少样本——以测试方法的泛化能力。在多个数据集上的大量实验证明,我们的统一解决方案对三类任务及泛化场景均具有效性。

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
论文浅尝 | GMNN: Graph Markov Neural Networks
开放知识图谱
20+阅读 · 2020年2月14日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
47+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
1+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
25+阅读 · 2018年1月24日
VIP会员
最新内容
乌军利用美国“黄蜂”无人机摧毁俄军后勤
专知会员服务
5+阅读 · 6月7日
《支持作战级人机协同智能的交互式OODA流程》
专知会员服务
13+阅读 · 6月7日
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
8+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
12+阅读 · 6月6日
相关资讯
论文浅尝 | GMNN: Graph Markov Neural Networks
开放知识图谱
20+阅读 · 2020年2月14日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关基金
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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
47+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
1+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