To thrive in evolving environments, humans are capable of continual acquisition and transfer of new knowledge, from a continuous video stream, with minimal supervisions, while retaining previously learnt experiences. In contrast to human learning, most standard continual learning benchmarks focus on learning from static iid images in fully supervised settings. Here, we examine a more realistic and challenging problem$\unicode{x2014}$Label-Efficient Online Continual Object Detection (LEOCOD) in video streams. By addressing this problem, it would greatly benefit many real-world applications with reduced annotation costs and retraining time. To tackle this problem, we seek inspirations from complementary learning systems (CLS) in human brains and propose a computational model, dubbed as Efficient-CLS. Functionally correlated with the hippocampus and the neocortex in CLS, Efficient-CLS posits a memory encoding mechanism involving bidirectional interaction between fast and slow learners via synaptic weight transfers and pattern replays. We test Efficient-CLS and competitive baselines in two challenging real-world video stream datasets. Like humans, Efficient-CLS learns to detect new object classes incrementally from a continuous temporal stream of non-repeating video with minimal forgetting. Remarkably, with only 25% annotated video frames, our Efficient-CLS still leads among all comparative models, which are trained with 100% annotations on all video frames. The data and source code will be publicly available at https://github.com/showlab/Efficient-CLS.


翻译:在不断演变的环境中,人类能够不断从连续的视频流中获取和传授新知识,同时保持最低限度的监督,同时保留以前学到的经验。与人类学习相比,大多数标准的持续学习基准侧重于在完全监督的环境中从静态的iid图像中学习。在这里,我们检查了一个更现实和更具挑战性的问题$unicode{x2014}$Label-Efficisty在线连续天体探测(LEOCOD)在视频流中。通过解决这一问题,将大大有利于许多真实世界应用程序,降低批注成本和再培训时间。为了解决这个问题,我们从人类大脑中寻找补充学习系统(CLS)的灵感,并提出一个计算模型,以高效的 CLS为代名。从功能上来说,与CLS的hipocampus和Necoltortex相关联,高效的CLS建立一个记忆编码机制,涉及快速和缓慢的学习者之间的双向互动,通过合成重量传输和模式重写。我们在两个具有挑战性的实时视频流数据流数据集中测试高效的CLS和竞争性基线。像标中,与持续地在不断的25级学习中,只有不断的Sci-CLS-CLSylevlex-ral-cremarkelexlal-ral-cle

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