Many datasets are biased, namely they contain easy-to-learn features that are highly correlated with the target class only in the dataset but not in the true underlying distribution of the data. For this reason, learning unbiased models from biased data has become a very relevant research topic in the last years. In this work, we tackle the problem of learning representations that are robust to biases. We first present a margin-based theoretical framework that allows us to clarify why recent contrastive losses (InfoNCE, SupCon, etc.) can fail when dealing with biased data. Based on that, we derive a novel formulation of the supervised contrastive loss (epsilon-SupInfoNCE), providing more accurate control of the minimal distance between positive and negative samples. Furthermore, thanks to our theoretical framework, we also propose FairKL, a new debiasing regularization loss, that works well even with extremely biased data. We validate the proposed losses on standard vision datasets including CIFAR10, CIFAR100, and ImageNet, and we assess the debiasing capability of FairKL with epsilon-SupInfoNCE, reaching state-of-the-art performance on a number of biased datasets, including real instances of biases in the wild.


翻译:许多数据集是有偏的,即它们包含了仅在数据集中而非真实基础数据分布中与目标类别高度相关的易学习特征。因此,从偏置数据中学习无偏模型已成为近年来非常相关的研究领域。在这项工作中,我们解决了学习对偏置鲁棒的表示的问题。我们首先提出了一个基于边缘的理论框架,使我们能够澄清为什么最近的对比 loss(InfoNCE,SupCon 等)在处理偏置数据时可能失败。基于此,我们推导出了监督对比 loss 的新公式(epsilon-SupInfoNCE),提供了更加准确的控制正负样本之间最小距离的方法。此外,借助于我们的理论框架,我们还提出了一个新的去偏正则化 loss(* FairKL),即使在极度偏置的数据下也能很好地工作。我们在包括 CIFAR10、CIFAR100 和 ImageNet 在内的标准视觉数据集上验证了所提出的 loss,并评估了 epsilon-SupInfoNCE + FairKL 的去偏功能,在一些有偏数据集上取得了表现优异的结果,包括野外偏置实例。

0
下载
关闭预览

相关内容

【MIT】反偏差对比学习,Debiased Contrastive Learning
专知会员服务
90+阅读 · 2020年7月4日
【google】监督对比学习,Supervised Contrastive Learning
专知会员服务
31+阅读 · 2020年4月23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
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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
2+阅读 · 2022年7月26日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)第一弹
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年6月10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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+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
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
7+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
Arxiv
14+阅读 · 2021年8月5日
Arxiv
10+阅读 · 2021年3月30日
Arxiv
25+阅读 · 2021年3月20日
Meta-Learning to Cluster
Arxiv
17+阅读 · 2019年10月30日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
相关资讯
浅聊对比学习(Contrastive Learning)
极市平台
2+阅读 · 2022年7月26日
浅聊对比学习(Contrastive Learning)第一弹
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年6月10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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+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
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
7+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员