人工智能开发中的迁移学习与领域自适应技术

技术探索者 2019-07-28 ⋅ 14 阅读

引言

人工智能(Artificial Intelligence,AI)在各个领域中取得了巨大的成功,但是很多时候,我们会发现在将一个已经开发好的模型应用到新的领域时,性能会大幅度下降。这是因为传统的机器学习和深度学习方法在训练模型时,通常需要大量与测试数据相似的训练数据。然而,在现实中,很难获取到完全符合测试数据特征分布的训练数据。为了解决这个问题,迁移学习与领域自适应技术应运而生。

迁移学习

迁移学习(Transfer Learning)是指将已经学到的知识或经验应用于解决新的问题的一类机器学习方法。它通过利用源领域(source domain)的知识,帮助我们在目标领域(target domain)上更高效地学习和推理。迁移学习可以分为有监督和无监督两种形式。

有监督迁移学习利用源领域和目标领域的标记数据,通过调整模型参数或特征表示来使模型在目标领域上表现更好。常见的有监督迁移学习方法包括特征选择、特征提取和领域适应。

无监督迁移学习则不利用目标领域的标记数据,而是利用源领域数据学习到的一些规律和特征。这种方法通常适用于目标领域数据标记困难或不可得的场景。

领域自适应

领域自适应(Domain Adaptation)是迁移学习中的一种方法,旨在通过减小源领域和目标领域之间的领域间差异(domain discrepancy),使得模型在目标领域上表现更好。

领域间差异通常由分布差异和标签映射差异构成。分布差异指的是源领域和目标领域在特征空间上的分布不同,而标签映射差异指的是源领域和目标领域的标签定义不同。领域自适应技术的目标是通过研究和学习领域间的差异,找到一种有效的方法来减小这些差异。

常见的领域自适应方法包括最大均值差异(Maximum Mean Discrepancy,MMD)方法、领域对抗神经网络(Domain Adversarial Neural Network,DANN)方法和条件迁移网络(Conditional Domain Adaptation Network,CDAN)方法等。

总结

迁移学习与领域自适应技术在人工智能开发中扮演着重要的角色。它们能帮助我们将已有的模型和知识应用到新的领域中,大大降低了开发新模型的成本和时间。未来,随着人工智能技术的发展和应用场景的增加,迁移学习与领域自适应技术还有很大的增长空间,将会成为人工智能开发的重要组成部分。

参考文献:

  • Pan, S., & Yang, Q. (2010). A survey on transfer learning. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 22(10), 1345-1359.
  • Sun, B., & Saenko, K. (2016). Deep CORAL: Correlation alignment for deep domain adaptation. In European conference on computer vision (pp. 443-450). Springer.

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