Continual learning (CL) learns a sequence of tasks incrementally. This paper studies the challenging CL setting of class-incremental learning (CIL). CIL has two key challenges: catastrophic forgetting (CF) and inter-task class separation (ICS). Despite numerous proposed methods, these issues remain persistent obstacles. This paper proposes a novel CIL method, called Kernel Linear Discriminant Analysis (KLDA), that can effectively avoid CF and ICS problems. It leverages only the powerful features learned in a foundation model (FM). However, directly using these features proves suboptimal. To address this, KLDA incorporates the Radial Basis Function (RBF) kernel and its Random Fourier Features (RFF) to enhance the feature representations from the FM, leading to improved performance. When a new task arrives, KLDA computes only the mean for each class in the task and updates a shared covariance matrix for all learned classes based on the kernelized features. Classification is performed using Linear Discriminant Analysis. Our empirical evaluation using text and image classification datasets demonstrates that KLDA significantly outperforms baselines. Remarkably, without relying on replay data, KLDA achieves accuracy comparable to joint training of all classes, which is considered the upper bound for CIL performance. The KLDA code is available at https://github.com/salehmomeni/klda.


翻译:持续学习(Continual Learning, CL)旨在以增量方式学习一系列任务。本文研究类别增量学习(Class-Incremental Learning, CIL)这一具有挑战性的CL设定。CIL面临两个关键挑战:灾难性遗忘(Catastrophic Forgetting, CF)与任务间类别分离(Inter-task Class Separation, ICS)。尽管已有众多方法被提出,这些问题仍是持续存在的障碍。本文提出一种新颖的CIL方法,称为核线性判别分析(Kernel Linear Discriminant Analysis, KLDA),该方法能有效避免CF与ICS问题。它仅利用在基础模型(Foundation Model, FM)中学习到的强大特征。然而,直接使用这些特征被证明是次优的。为解决此问题,KLDA引入了径向基函数(Radial Basis Function, RBF)核及其随机傅里叶特征(Random Fourier Features, RFF),以增强来自基础模型的特征表示,从而提升性能。当新任务到达时,KLDA仅计算该任务中每个类别的均值,并基于核化特征更新所有已学习类别的共享协方差矩阵。分类过程使用线性判别分析(Linear Discriminant Analysis)执行。我们在文本与图像分类数据集上的实证评估表明,KLDA显著优于基线方法。值得注意的是,在不依赖回放数据的情况下,KLDA达到了与所有类别联合训练相当的准确率,而联合训练被视为CIL性能的上界。KLDA代码发布于 https://github.com/salehmomeni/klda。

1
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
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
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
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
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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
最新内容
《人工智能赋能的适应性多功能电磁战》
专知会员服务
9+阅读 · 9月29日
俄乌战场实验室:全面战争如何重塑现代作战
专知会员服务
6+阅读 · 9月29日
2026年美空军协会会议上的无人机系统趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月28日
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
13+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
10+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
14+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
17+阅读 · 9月22日
相关VIP内容
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
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
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
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