few-shot learning几篇论文

Prototypical Networks for Few-shot Learning

  • 论文链接:https://arxiv.org/abs/1703.05175
  • 开源代码:https://github.com/jakesnell/prototypical-networks
  • 发表时间:2017年6月
  • 该论文属于metric_based
  • 论文中心思想:经过神经网络学会一个映射,将所有样本映射到同一空间,每个类别样本存在一个原型(我理解就是每个聚类的中心),该原型就是对应类别所有样本embedding的均值。局里度量是欧式距离的平方,训练时,每个query set中样本embedding到所属类别的原型距离越近越好,到其他类别原型距离越远越好。
  • 论文创新点:原型(即class_level representation)
  • 算法结构
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    注:上如图J更新公式有一处错误,最后的 c k c_k ck应该为 c k ′ c_{k'} ck
  • loss函数:
    p ϕ ( y = k ∣ x ) = e x p ( − d ( f ϕ ( x ) , c k ) ) ∑ k ′ e x p ( − d ( f ϕ ( x ) , c k ′ ) ) p_{\phi}(y=k|x)=\frac{exp(-d(f_{\phi}(\mathbf{x}),\mathbf{c}_k))}{\sum_{k&#x27;}exp(-d(f_{\phi}(\mathbf{x}),\mathbf{c}_{k&#x27;}))} pϕ(y=kx)=kexp(d(fϕ<
Few-shot learning 的概念最早可以追溯到 Lake 等人在 2011 年的一篇论文,该论文首次提出了从少量样本中学习的思路[^5]。然而,真正将 few-shot learning 系统化并引入深度学习领域的关键工作是由 Santoro 等人在 2016 年发表的《Meta-Learning with Memory-Augmented Neural Networks》[^6],以及由 Vinyals 等人在同年提出的《Matching Networks for One Shot Learning》[^7]。这些研究奠定了 few-shot learning 在现代深度学习中的理论基础。 此外,另一个重要的里程碑是 Snell 等人在 2017 年提出的 Prototypical Networks[^8],它为 few-shot learning 提供了一种基于度量学习的有效框架。尽管 few-shot learning 的具体术语可能在更晚的时间被正式定义,但上述研究标志着该领域的重要起点。 ### Few-shot Learning 的核心思想 Few-shot learning 的目标是从有限数量的样本中学习新任务或类别,通常用于解决数据稀缺的问题。这一领域结合了元学习(meta-learning)、迁移学习(transfer learning)和生成模型等技术[^1]。 ### 相关代码示例 以下是一个简单的 few-shot learning 框架的伪代码实现,基于 Prototypical Networks 的思想: ```python import torch import torch.nn as nn class PrototypicalNetwork(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(PrototypicalNetwork, self).__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, hidden_dim), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_dim, output_dim) ) def forward(self, support_set, query_set): # 编码支持集和查询集 prototypes = self.encoder(support_set).mean(dim=0) # 计算原型 query_embeddings = self.encoder(query_set) # 计算距离 distances = torch.cdist(query_embeddings.unsqueeze(0), prototypes.unsqueeze(0)) return -distances.squeeze() ```
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