增量學(xué)習(xí)有哪些分類?增量學(xué)習(xí)的主要算法有哪些
在下述的內(nèi)容中,小編將會對增量學(xué)習(xí)的相關(guān)消息予以報道,如果增量學(xué)習(xí)是您想要了解的焦點之一,不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。
一、增量學(xué)習(xí)有哪些分類
增量學(xué)習(xí)的分類圍繞數(shù)據(jù)特性、任務(wù)場景、技術(shù)邏輯三大核心維度展開,不同分類維度對應(yīng)不同應(yīng)用需求,核心可分為以下四類,清晰界定各類場景的技術(shù)邊界:
1、按增量數(shù)據(jù)類型分類
分為類別增量、領(lǐng)域增量、任務(wù)增量。類別增量是最常見類型,新數(shù)據(jù)包含舊類別未覆蓋的新類別,需模型習(xí)得新類別知識且不遺忘舊類別;領(lǐng)域增量指數(shù)據(jù)分布發(fā)生變化,核心是適配分布偏移;任務(wù)增量則是新增不同但相關(guān)的任務(wù),要求模型兼容多任務(wù)能力。
2、按學(xué)習(xí)目標(biāo)分類
包括知識累積型和模型適配型。知識累積型聚焦 “新知識添加”,如推薦系統(tǒng)通過增量用戶行為數(shù)據(jù)累積用戶偏好知識;模型適配型側(cè)重 “動態(tài)環(huán)境適配”,如工業(yè)質(zhì)檢模型通過新增生產(chǎn)線數(shù)據(jù),適配設(shè)備參數(shù)變化后的檢測需求。
3、按技術(shù)實現(xiàn)邏輯分類
可分為參數(shù)更新型、數(shù)據(jù)回放型、結(jié)構(gòu)擴(kuò)展型。參數(shù)更新型通過正則化約束保護(hù)舊知識參數(shù),僅微調(diào)新數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù);數(shù)據(jù)回放型通過保存少量歷史樣本,與新數(shù)據(jù)聯(lián)合訓(xùn)練緩解遺忘;結(jié)構(gòu)擴(kuò)展型則動態(tài)增加模型神經(jīng)元或網(wǎng)絡(luò)層,為新知識分配專屬參數(shù)空間。
4、按應(yīng)用場景規(guī)模分類
分為小規(guī)模增量和大規(guī)模增量。小規(guī)模增量適用于數(shù)據(jù)量小、場景單一的場景;大規(guī)模增量針對海量流式數(shù)據(jù),需結(jié)合分布式計算、模型量化等技術(shù)提升效率。
二、增量學(xué)習(xí)的主要算法
增量學(xué)習(xí)算法圍繞 “保留舊知識、吸收新知識” 核心目標(biāo)設(shè)計,可分為三大主流類別,適配不同深度學(xué)習(xí)場景。
第一類是基于數(shù)據(jù)重放的算法,核心思路是存儲舊任務(wù)的代表性樣本,在新任務(wù)訓(xùn)練時混合新舊數(shù)據(jù)共同訓(xùn)練,以此緩解災(zāi)難性遺忘。典型算法有 iCaRL,它通過特征蒸餾篩選并存儲舊任務(wù)的核心樣本,同時結(jié)合知識蒸餾讓新模型繼承舊模型的分類能力,兼顧存儲效率與性能保留,適用于數(shù)據(jù)存儲資源有限的場景。
第二類是基于參數(shù)隔離的算法,通過固定舊任務(wù)關(guān)鍵參數(shù)或新增網(wǎng)絡(luò)分支來學(xué)習(xí)新任務(wù),避免參數(shù)更新對舊知識的覆蓋。代表算法如 EWC,它計算舊任務(wù)中重要參數(shù)的權(quán)重,在新任務(wù)訓(xùn)練時對這些參數(shù)的更新施加懲罰,確保核心知識不被破壞;還有 SplitNN,直接為新任務(wù)分配獨立的網(wǎng)絡(luò)分支,新舊任務(wù)參數(shù)互不干擾,適合任務(wù)差異較大的增量場景。
第三類是基于知識蒸餾的算法,借助舊模型的輸出監(jiān)督新模型訓(xùn)練,將舊知識 “蒸餾” 到新模型中。經(jīng)典算法如 KD,讓新模型學(xué)習(xí)舊模型的軟標(biāo)簽輸出,而非僅依賴硬標(biāo)簽,從而保留舊模型的泛化能力;后續(xù)改進(jìn)算法如 LwF,進(jìn)一步簡化蒸餾流程,無需存儲舊數(shù)據(jù),僅用舊模型的預(yù)測結(jié)果指導(dǎo)新模型訓(xùn)練,適用于數(shù)據(jù)隱私受限或無法存儲舊數(shù)據(jù)的場景。
這三類算法從數(shù)據(jù)、參數(shù)、知識三個維度解決增量學(xué)習(xí)的核心問題,可根據(jù)實際場景的資源與任務(wù)需求靈活選擇。
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