Self-supervised learning (SSL) has shown remarkable performance in computer vision tasks when trained offline. However, in a Continual Learning (CL) scenario where new data is introduced progressively, models still suffer from catastrophic forgetting. Retraining a model from scratch to adapt to newly generated data is time-consuming and inefficient. Previous approaches suggested re-purposing self-supervised objectives with knowledge distillation to mitigate forgetting across tasks, assuming that labels from all tasks are available during fine-tuning. In this paper, we generalize self-supervised continual learning in a practical setting where available labels can be leveraged in any step of the SSL process. With an increasing number of continual tasks, this offers more flexibility in the pre-training and fine-tuning phases. With Kaizen, we introduce a training architecture that is able to mitigate catastrophic forgetting for both the feature extractor and classifier with a carefully designed loss function. By using a set of comprehensive evaluation metrics reflecting different aspects of continual learning, we demonstrated that Kaizen significantly outperforms previous SSL models in competitive vision benchmarks, with up to 16.5% accuracy improvement on split CIFAR-100. Kaizen is able to balance the trade-off between knowledge retention and learning from new data with an end-to-end model, paving the way for practical deployment of continual learning systems.


翻译:摘要:自监督学习在离线训练场景下,已在计算机视觉任务中展现出显著性能。然而,在数据逐步引入的持续学习场景中,模型仍面临灾难性遗忘问题。为适应新生成数据而从头重新训练模型耗时且低效。以往研究假设微调阶段可获得所有任务标签,从而采用自监督目标与知识蒸馏相结合的方法来缓解跨任务遗忘。本文在更实际的场景中泛化自监督持续学习——允许在自监督学习流程的任何步骤利用可用标签。随着持续任务数量增加,该方法为预训练和微调阶段提供了更高灵活性。通过Kaizen,我们提出了一种训练架构,借助精心设计的损失函数,能够同时缓解特征提取器和分类器的灾难性遗忘。基于反映持续学习不同方面的全面评估指标,我们证明Kaizen在竞争性视觉基准测试中显著优于以往自监督模型,在分割CIFAR-100上准确率提升高达16.5%。Kaizen通过端到端模型平衡了知识保留与新数据学习间的权衡,为持续学习系统的实际部署铺平了道路。

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