Despite remarkable success in a variety of applications, it is well-known that deep learning can fail catastrophically when presented with out-of-distribution data. Toward addressing this challenge, we consider the domain generalization problem, wherein predictors are trained using data drawn from a family of related training domains and then evaluated on a distinct and unseen test domain. We show that under a natural model of data generation and a concomitant invariance condition, the domain generalization problem is equivalent to an infinite-dimensional constrained statistical learning problem; this problem forms the basis of our approach, which we call Model-Based Domain Generalization. Due to the inherent challenges in solving constrained optimization problems in deep learning, we exploit nonconvex duality theory to develop unconstrained relaxations of this statistical problem with tight bounds on the duality gap. Based on this theoretical motivation, we propose a novel domain generalization algorithm with convergence guarantees. In our experiments, we report improvements of up to 30 percentage points over state-of-the-art domain generalization baselines on several benchmarks including ColoredMNIST, Camelyon17-WILDS, FMoW-WILDS, and PACS.


翻译:尽管在各种应用中取得了显著的成功,但众所周知,如果提供分配外的数据,深层次的学习会灾难性地失败。为了应对这一挑战,我们考虑了领域普遍化问题,即利用来自相关培训领域大家庭的数据对预测人员进行培训,然后对不同和看不见的测试领域进行评估。我们表明,在数据生成的自然模型和伴随的不易变化条件下,广化问题相当于一个无限的统计学习限制问题;这个问题构成了我们方法的基础,我们称之为基于模型的通用化。由于在深层学习中解决有限优化问题的内在挑战,我们利用非编码的双重理论来发展这一统计问题不受限制的放松,同时对双重性差距进行严格限制。基于这一理论动机,我们提出了具有趋同保证的新版域化算法。我们在实验中报告,在包括有色的MNIST、Camelyon17-WILDS、FMoW-WLDS和PACS在内的若干基准方面,在最新版域通用基准方面改进了多达30个百分点。

2
下载
关闭预览

相关内容

TPAMI 2021|VideoDG:首个视频领域泛化模型
专知会员服务
20+阅读 · 2021年12月31日
专知会员服务
80+阅读 · 2021年7月31日
【Facebook AI】低资源机器翻译,74页ppt
专知会员服务
29+阅读 · 2020年4月8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
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
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
8+阅读 · 2021年10月28日
Arxiv
16+阅读 · 2021年7月18日
VIP会员
相关VIP内容
TPAMI 2021|VideoDG:首个视频领域泛化模型
专知会员服务
20+阅读 · 2021年12月31日
专知会员服务
80+阅读 · 2021年7月31日
【Facebook AI】低资源机器翻译,74页ppt
专知会员服务
29+阅读 · 2020年4月8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
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
相关资讯
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18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
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
gan生成图像at 1024² 的 代码 论文
CreateAMind
4+阅读 · 2017年10月31日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员