Purpose: We propose a novel method for continual learning based on the increasing depth of neural networks. This work explores whether extending neural network depth may be beneficial in a life-long learning setting. Methods: We propose a novel approach based on adding new layers on top of existing ones to enable the forward transfer of knowledge and adapting previously learned representations. We employ a method of determining the most similar tasks for selecting the best location in our network to add new nodes with trainable parameters. This approach allows for creating a tree-like model, where each node is a set of neural network parameters dedicated to a specific task. The Progressive Neural Network concept inspires the proposed method. Therefore, it benefits from dynamic changes in network structure. However, Progressive Neural Network allocates a lot of memory for the whole network structure during the learning process. The proposed method alleviates this by adding only part of a network for a new task and utilizing a subset of previously trained weights. At the same time, we may retain the benefit of PNN, such as no forgetting guaranteed by design, without needing a memory buffer. Results: Experiments on Split CIFAR and Split Tiny ImageNet show that the proposed algorithm is on par with other continual learning methods. In a more challenging setup with a single computer vision dataset as a separate task, our method outperforms Experience Replay. Conclusion: It is compatible with commonly used computer vision architectures and does not require a custom network structure. As an adaptation to changing data distribution is made by expanding the architecture, there is no need to utilize a rehearsal buffer. For this reason, our method could be used for sensitive applications where data privacy must be considered.


翻译:目的:我们提出一种基于增加神经网络深度的持续学习新方法。本研究探索了在终身学习场景中扩展神经网络深度是否具有优势。方法:我们提出一种基于在现有层之上添加新层以实现知识前向迁移和调整先前学习表示的新方法。我们采用一种确定最相似任务的方法,以在神经网络中选择添加具有可训练参数新节点的最佳位置。该方法能够生成树状模型,其中每个节点代表一组专门用于特定任务的神经网络参数。本方法受渐进式神经网络概念的启发,因此能受益于网络结构的动态变化。然而,渐进式神经网络在学习过程中需要为整个网络结构分配大量内存。所提方法通过仅为新任务添加部分网络并利用先前训练权重的子集来缓解这一问题。同时,我们保留了渐进式神经网络的优势,例如通过设计保证无遗忘,且无需使用记忆缓冲区。结果:在Split CIFAR和Split Tiny ImageNet上的实验表明,所提算法与其他持续学习方法性能相当。在更复杂的设置中,当单个计算机视觉数据集作为独立任务时,我们的方法优于经验回放。结论:该方法与常用的计算机视觉架构兼容,无需自定义网络结构。由于通过扩展架构来适应数据分布的变化,因此无需使用重放缓冲区。因此,我们的方法可应用于必须考虑数据隐私的敏感场景。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10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
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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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 · 2014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
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
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
6+阅读 · 6月17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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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 · 2014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
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员