Designing learning systems which are invariant to certain data transformations is critical in machine learning. Practitioners can typically enforce a desired invariance on the trained model through the choice of a network architecture, e.g. using convolutions for translations, or using data augmentation. Yet, enforcing true invariance in the network can be difficult, and data invariances are not always known a piori. State-of-the-art methods for learning data augmentation policies require held-out data and are based on bilevel optimization problems, which are complex to solve and often computationally demanding. In this work we investigate new ways of learning invariances only from the training data. Using learnable augmentation layers built directly in the network, we demonstrate that our method is very versatile. It can incorporate any type of differentiable augmentation and be applied to a broad class of learning problems beyond computer vision. We provide empirical evidence showing that our approach is easier and faster to train than modern automatic data augmentation techniques based on bilevel optimization, while achieving comparable results. Experiments show that while the invariances transferred to a model through automatic data augmentation are limited by the model expressivity, the invariance yielded by our approach is insensitive to it by design.


翻译:设计有助于某些数据转换的学习系统在机器学习中至关重要。 实践者通常可以通过选择网络结构,例如使用变异翻译或使用数据扩增,对经过培训的模型实施预期的变异。 然而,在网络中实施真正的变异可能是困难的,数据变异并不总是已知的。 学习数据扩增政策的最先进方法需要搁置数据,并基于双级优化问题,这些问题复杂难以解决,而且往往在计算上要求。 在这项工作中,我们只调查从培训数据中学习的变异的新方式。我们使用直接建在网络中的可学习增异层,我们证明我们的方法非常灵活。它可以将任何类型的可变异增强纳入网络,并应用于计算机视野以外的广泛的学习问题。我们提供了经验证据,表明我们的方法比基于双级优化的现代自动数据扩增技术培训容易和更快,同时取得可比的结果。 实验表明,虽然通过自动数据扩增的变异性通过自动数据转换到模型,但受模型设计敏感性的限制。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
Arxiv
13+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
14+阅读 · 2020年2月25日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
26+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+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
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员