Recently, self-supervised learning has attracted great attention, since it only requires unlabeled data for training. Contrastive learning is a popular approach for self-supervised learning and achieves promising empirical performance. However, the theoretical understanding of its generalization ability is still limited. To this end, we define a kind of $(\sigma,\delta)$-measure to mathematically quantify the data augmentation, and then provide an upper bound of the downstream classification error based on the measure. We show that the generalization ability of contrastive self-supervised learning depends on three key factors: alignment of positive samples, divergence of class centers, and concentration of augmented data. The first two factors can be optimized by contrastive algorithms, while the third one is priorly determined by pre-defined data augmentation. With the above theoretical findings, we further study two canonical contrastive losses, InfoNCE and cross-correlation loss, and prove that both of them are able to obtain the embedding space satisfying the aforementioned factors. Finally, we conduct various experiments on the real-world dataset, and show that our theoretical inferences on the relationship between the data augmentation and the generalization of contrastive self-supervised learning agree with the empirical observations.


翻译:最近,自我监督的学习引起了很大的注意,因为它只要求没有标签的训练数据。 对比学习是自我监督学习的一种流行方法,它取得了有希望的经验性表现。 但是,对于其一般化能力的理论理解仍然有限。 为此,我们定义了一种(gma,\delta)$的数学量化数据扩增量的计量方法,然后提供了基于测量的下游分类错误的上限。 我们表明,对比性自我监督学习的普遍化能力取决于三个关键因素:正样的对齐、阶级中心的差异以及扩大的数据的集中。 前两个因素可以通过对比性算法优化,而第三个因素则由预先界定的数据扩增确定。根据上述理论研究结果,我们进一步研究了两种具有对比性的损失,即InfoNCE和交叉关系损失,并证明它们都能获得满足上述因素的嵌入空间。最后,我们在实体世界数据集中进行了各种实验,并展示了我们理论上对数据扩增和总体对比性观测之间的自我对比。

0
下载
关闭预览

相关内容

【Google】监督对比学习,Supervised Contrastive Learning
专知会员服务
73+阅读 · 2020年4月24日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
MIT-深度学习Deep Learning State of the Art in 2020,87页ppt
专知会员服务
61+阅读 · 2020年2月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
9+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
2+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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
14+阅读 · 2021年8月5日
Arxiv
16+阅读 · 2021年7月18日
Arxiv
25+阅读 · 2021年3月20日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
9+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
2+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
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员