Representation multi-task learning (MTL) and transfer learning (TL) have achieved tremendous success in practice. However, the theoretical understanding of these methods is still lacking. Most existing theoretical works focus on cases where all tasks share the same representation, and claim that MTL and TL almost always improve performance. However, as the number of tasks grow, assuming all tasks share the same representation is unrealistic. Also, this does not always match empirical findings, which suggest that a shared representation may not necessarily improve single-task or target-only learning performance. In this paper, we aim to understand how to learn from tasks with \textit{similar but not exactly the same} linear representations, while dealing with outlier tasks. We propose two algorithms that are \textit{adaptive} to the similarity structure and \textit{robust} to outlier tasks under both MTL and TL settings. Our algorithms outperform single-task or target-only learning when representations across tasks are sufficiently similar and the fraction of outlier tasks is small. Furthermore, they always perform no worse than single-task learning or target-only learning, even when the representations are dissimilar. We provide information-theoretic lower bounds to show that our algorithms are nearly \textit{minimax} optimal in a large regime.


翻译:表示多任务学习(MTL)与迁移学习(TL)在实践中已取得巨大成功。然而,对这些方法的理论理解仍显不足。现有理论工作大多聚焦于所有任务共享相同表示的情形,并声称MTL与TL几乎总能提升性能。但随着任务数量增长,假设所有任务共享相同表示并不现实。此外,这一假设与实证发现并不完全吻合——研究表明共享表示未必能提升单任务或仅目标任务的学习性能。本文旨在理解如何从具有“相似但不完全相同”线性表示的任务中学习,并同时处理异常任务。我们提出两种算法,这些算法在MTL和TL场景下均能适应相似性结构并对异常任务具有鲁棒性。当任务间表示足够相似且异常任务占比很小时,我们的算法优于单任务或仅目标任务学习。此外,即使表示不相似,这些算法性能始终不低于单任务或仅目标任务学习。我们通过信息论下界证明,所提算法在大范围内接近极小极大最优。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
17+阅读 · 2020年12月4日
【MIT】反偏差对比学习,Debiased Contrastive Learning
专知会员服务
92+阅读 · 2020年7月4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
【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
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
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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016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
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
1+阅读 · 2015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
11+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
13+阅读 · 2020年4月12日
VIP会员
最新内容
算法化战争:人工智能时代的新范式(万字长文)
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:00
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
19+阅读 · 5月30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
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
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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】图像分类必读开创性论文汇总
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年8月15日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
14+阅读 · 2021年3月10日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
13+阅读 · 2020年4月12日
相关基金
国家自然科学基金
23+阅读 · 2016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
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
1+阅读 · 2015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
11+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员