Prototypical Verbalizer for Prompt-based Few-shot Tuning

Prototypical networks for few-shot learning 是少样本学习领域的重要研究,其核心论文Prototypical Networks for Few - Shot Learning》提出了原型网络用于解决少样本学习问题。 原型网络的基本原理是在嵌入空间中为每个类别学习一个“原型”(prototype),这个原型是该类别所有样本嵌入向量的均值。在测试阶段,通过计算测试样本与各个类别原型之间的距离来进行分类,将测试样本分类到距离最近的原型所代表的类别中。 以下是一个简单的 PyTorch 代码示例,用于说明原型网络的基本流程: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim # 定义一个简单的嵌入网络 class EmbeddingNetwork(nn.Module): def __init__(self): super(EmbeddingNetwork, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(10, 20) self.relu = nn.ReLU() self.fc2 = nn.Linear(20, 10) def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) return x # 计算原型 def compute_prototypes(support_set, labels, num_classes): prototypes = [] for c in range(num_classes): class_indices = (labels == c).nonzero(as_tuple=True)[0] class_samples = support_set[class_indices] prototype = torch.mean(class_samples, dim=0) prototypes.append(prototype) return torch.stack(prototypes) # 分类函数 def classify(query_set, prototypes): distances = torch.cdist(query_set, prototypes) predictions = torch.argmin(distances, dim=1) return predictions # 初始化网络 embedding_net = EmbeddingNetwork() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(embedding_net.parameters(), lr=0.001) # 模拟数据 support_set = torch.randn(20, 10) # 20 个样本,每个样本 10 维 support_labels = torch.randint(0, 5, (20,)) # 5 个类别 query_set = torch.randn(10, 10) # 10 个查询样本 # 训练过程 for epoch in range(100): optimizer.zero_grad() support_embeddings = embedding_net(support_set) prototypes = compute_prototypes(support_embeddings, support_labels, 5) query_embeddings = embedding_net(query_set) predictions = classify(query_embeddings, prototypes) # 这里假设我们有查询样本的真实标签 query_labels = torch.randint(0, 5, (10,)) loss = criterion(predictions.float(), query_labels.float()) loss.backward() optimizer.step() ```
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