Online continual learning (CL) studies the problem of learning continuously from a single-pass data stream while adapting to new data and mitigating catastrophic forgetting. Recently, by storing a small subset of old data, replay-based methods have shown promising performance. Unlike previous methods that focus on sample storage or knowledge distillation against catastrophic forgetting, this paper aims to understand why the online learning models fail to generalize well from a new perspective of shortcut learning. We identify shortcut learning as the key limiting factor for online CL, where the learned features may be biased, not generalizable to new tasks, and may have an adverse impact on knowledge distillation. To tackle this issue, we present the online prototype learning (OnPro) framework for online CL. First, we propose online prototype equilibrium to learn representative features against shortcut learning and discriminative features to avoid class confusion, ultimately achieving an equilibrium status that separates all seen classes well while learning new classes. Second, with the feedback of online prototypes, we devise a novel adaptive prototypical feedback mechanism to sense the classes that are easily misclassified and then enhance their boundaries. Extensive experimental results on widely-used benchmark datasets demonstrate the superior performance of OnPro over the state-of-the-art baseline methods. Source code is available at https://github.com/weilllllls/OnPro.


翻译:在线持续学习研究从单次数据流中持续学习的问题,要求模型能适应新数据并缓解灾难性遗忘。近年来,通过存储少量旧数据样本的基于重放的方法展现出良好性能。与以往聚焦于样本存储或知识蒸馏来应对灾难性遗忘的方法不同,本文从捷径学习(shortcut learning)的新视角出发,旨在理解在线学习模型泛化能力不足的深层原因。我们指出捷径学习是在线持续学习的关键限制因素——所学特征可能存在偏差、无法泛化到新任务,并对知识蒸馏产生负面影响。为解决该问题,我们提出了面向在线持续学习的在线原型学习(OnPro)框架。首先,我们提出在线原型均衡策略,通过学习具有代表性的特征来抑制捷径学习,同时获取具备区分性的特征以避免类别混淆,最终在学习新类别时达到能清晰分离所有已见类别的均衡状态。其次,基于在线原型的反馈机制,我们设计了自适应原型反馈(APF)机制来感知易被误分类的类别,并增强其决策边界。在广泛使用的基准数据集上的大量实验结果表明,OnPro方法显著优于当前最优的基线方法。源代码地址:https://github.com/weilllllls/OnPro。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
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
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
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 · 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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月20日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
VIP会员
最新内容
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
专知会员服务
4+阅读 · 今天15:21
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:12
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
4+阅读 · 今天14:55
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
3+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
7+阅读 · 7月17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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月20日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Learning Implicit Fields for Generative Shape Modeling
Arxiv
11+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4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
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
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 · 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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员