Lifelong learning without catastrophic forgetting (i.e., resiliency) remains an open problem for deep neural networks. The prior art mostly focuses on convolutional neural networks. With the increasing dominance of Transformers in deep learning, it is a pressing need to study lifelong learning with Transformers. Due to the complexity of training Transformers in practice, for lifelong learning, a question naturally arises: Can Transformers be learned to grow in a task aware way, that is to be dynamically transformed by introducing lightweight learnable plastic components to the architecture, while retaining the parameter-heavy, but stable components at streaming tasks? To that end, motivated by the lifelong learning capability maintained by the functionality of Hippocampi in human brain, we explore what would be, and how to implement, Artificial Hippocampi (ArtiHippo) in Transformers. We present a method to identify, and learn to grow, ArtiHippo in Vision Transformers (ViTs) for resilient lifelong learning in four aspects: (i) Where to place ArtiHippo to enable plasticity while preserving the core function of ViTs at streaming tasks? (ii) How to represent and realize ArtiHippo to ensure expressivity and adaptivity for tackling tasks of different nature in lifelong learning? (iii) How to learn to grow ArtiHippo to exploit task synergies (i.e., the learned knowledge) and overcome catastrophic forgetting? (iv) How to harness the best of our proposed ArtiHippo and prompting-based approaches? In experiments, we test the proposed method on the challenging Visual Domain Decathlon (VDD) benchmark and the 5-Dataset benchmark under the task-incremental lifelong learning setting. It obtains consistently better performance than the prior art with sensible ArtiHippo learned continually. To our knowledge, it is the first attempt of lifelong learning with ViTs on the challenging VDD benchmark.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
37+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月17日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Interpretable CNNs for Object Classification
Arxiv
20+阅读 · 2020年3月12日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
Arxiv
10+阅读 · 2017年12月29日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月17日
Arxiv
76+阅读 · 2022年3月26日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Interpretable CNNs for Object Classification
Arxiv
20+阅读 · 2020年3月12日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
Arxiv
10+阅读 · 2017年12月29日
相关基金
国家自然科学基金
10+阅读 · 2017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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
37+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员