In recent years, contrastive learning achieves impressive results on self-supervised visual representation learning, but there still lacks a rigorous understanding of its learning dynamics. In this paper, we show that if we cast a contrastive objective equivalently into the feature space, then its learning dynamics admits an interpretable form. Specifically, we show that its gradient descent corresponds to a specific message passing scheme on the corresponding augmentation graph. Based on this perspective, we theoretically characterize how contrastive learning gradually learns discriminative features with the alignment update and the uniformity update. Meanwhile, this perspective also establishes an intriguing connection between contrastive learning and Message Passing Graph Neural Networks (MP-GNNs). This connection not only provides a unified understanding of many techniques independently developed in each community, but also enables us to borrow techniques from MP-GNNs to design new contrastive learning variants, such as graph attention, graph rewiring, jumpy knowledge techniques, etc. We believe that our message passing perspective not only provides a new theoretical understanding of contrastive learning dynamics, but also bridges the two seemingly independent areas together, which could inspire more interleaving studies to benefit from each other. The code is available at https://github.com/PKU-ML/Message-Passing-Contrastive-Learning.


翻译:近年来,对比式学习在自我监督的视觉演示学习中取得了令人印象深刻的成果,但是仍然缺乏对其学习动态的严格理解。在本文中,我们显示,如果我们在特征空间中设定一个对比性目标,那么其学习动态就承认了一种可解释的形式。具体地说,我们显示,其梯度下降与相应的增强图上的具体信息传递计划相对应。基于这一视角,我们从理论上描述对比式学习如何逐渐学习与校准更新和统一更新的区别性特征。同时,这一视角还建立了对比式学习与信息传递图像神经网络(MP-GNNS)之间的令人感兴趣的联系。这一联系不仅提供了对每个社区独立开发的许多技术的统一理解,而且还使我们能够从MP-GNNS中借用技术来设计新的对比性学习变体,例如图形关注、图表重新布线、突变知识技术等等。我们认为,我们的信息传递视角不仅提供了对对比式学习动态的新理论理解,而且还将两个看起来独立的领域连接起来,这可以激励更多的内部学习研究/ML学习。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9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
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
66+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
14+阅读 · 2021年8月5日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员