partial transfer learning文章总结(二)

上一篇文章就说明是迁移学习,以及partial transfer learning问题是什么做了介绍,目前,在partial transfer learning问题上,现在主要有三篇文章,这里分别做介绍,今天先介绍第一篇:
第一篇:Partial Transfer Learning with Selective Adversarial Networks
本文提出了一种叫做SAN(Selective Adversarial Networks)的网络来解决partial transfer learning的问题,这个网络是DaNN网络的基础上做的改良,前文提及DaNN网络在面对partial transfer learning问题时会面临负迁移的问题,该网络做的就是将每一类源域样本均进行分析,通过使既在源域又在目标域中的类别权重变大,只在源域不在目标域中的类别权重变小,来将partial transfer learning问题转化为一个新的传统迁移学习问题。
图一  SAN网络架构
黑色部分是传统的DaNN网络的组成部分,蓝色部分则是SAN所独有的改变源域类别权重的新网络结构。下面对该网络结构进行分析。
Gf是传统的特征提取器,即几个卷积层叠加,获取源域图像的特征向量;G_d^k 表示第k类的类别鉴别器,它的作用是输出一个概率值,表示输入的样本属于该类别的可能性,d^k 表示预测的域标签,这个标签值表示的是该类样本既属于目标域又属于源域的可能性,L_d^k 则表示第k类样本的域判别损失,这个损失函数依然是交叉熵损失函数的形式,但是这里由y与d^k 组成。同时考虑了源域与目标域的特征提取,达到提取共同特征的目的,将会在后面损失函数处进行详细解释,这里y是预测的标签值,当然这个值也是假的,因为softmax函数输出的实际是一种可能性概率值,现在将概率值当做标签值用于损失函数。所以总体思路就是先按照传统DaNN网络来提取源域与目标域的共同特征,同时构建新网络结构对每一类别进行分析,使属于源域但不属于目标域的类别权重变小,既属于目标域又属于源域的类别权重不变,这样将partial transfer learning问题转化为传统迁移学习问题。
损失函数分析:

损失函数第一项就是传统的交叉熵损失函数,如果只看这一项的话就相当于是在源域上做有监督学习。第二项是半监督学习里面的一个低密度分离这一概念的损失函数表达式,这一项的作用是将最后分类得到的各个类别之间能够拉的更开,即不同类别数据之间可以分的更开。那么怎么实现分的更开呢?这就通过无监督学习里一个概念熵最小化原理来实现,信息熵可以体现出一段信息的信息量,而熵最小的时候就是最稳定的时候,即各类分的最开,最不易混淆的时候,第三项就是这篇文章的精髓所在,这个就是上文提及的域分类器,这里的损失函数L_d^k仍是交叉熵的形式,前面不同的标签预测值y是个概率值,表示这一类属于源域且属于目标域的可能,,从而各类样本属于异常类的权值低,而属于相关类的权值高。第三项损失的意义是说每个子判别器通过可能性权重来进行有监督优化,同时每个子判别器又通过权值相乘进行结合而成,其中样本属于异常类的权值低,而属于相关类的权值高。而前两项是通过最小化来实现准确,最后一项前面的负号则是因为上面提到的要最小化Gy并最大化Gd。
这就是SAN网络的基本思想。

<think>好的,我现在需要处理用户关于如何更新神经网络模型的问题。首先,用户提到了想了解更新模型的方法、教程和最佳实践。根据提供的引用,特别是引用[1]和引用[2],我需要结合这些信息来构建回答。 首先,引用[1]提到的是“如何更新神经网络模型与更多数据”,这可能涉及在线学习、增量学习等方法。而引用[2]提到了在MATLAB中使用NeuroSolutions工具箱以及用VB在Excel中编写BP神经网络程序,这可能涉及到迁移学习和微调等技术。 接下来,我需要确定用户的需求。用户可能已经有一个训练好的模型,但有了新数据,想要在不重新训练的情况下更新模型,或者希望在新数据上继续训练。这时候,常见的更新方法包括在线学习、增量学习、迁移学习、模型微调、集成学习等。需要逐一解释这些方法,并给出相应的示例代码,比如使用Keras的在线学习代码片段,或者PyTorch的微调示例。 同时,用户可能需要教程和最佳实践,这部分需要推荐一些学习资源,如官方文档、在线课程、书籍,以及实际应用中的注意事项,比如数据分布一致性、评估机制、灾难性遗忘等。此外,引用[2]中提到的MATLAB和Excel的实现,可能需要提到相关工具的应用,比如TensorFlow的模型更新工具或MATLAB的Deep Learning Toolbox。 还需要考虑用户的技术背景,是否熟悉Python、TensorFlow等工具,所以示例代码应该简单明了,并注释清楚。此外,生成的相关问题需要与更新模型相关,比如灾难性遗忘的避免、小数据集的更新策略、在线学习的优缺点等。 最后,检查是否符合系统级指令:数学公式使用$...$,独立公式用$$...$$,正确的中文回答,生成相关问题,引用标记正确。例如,在介绍在线学习时,可以提到损失函数$L(\theta)$,并引用[1]中的方法。 现在需要组织这些内容,确保结构清晰,分步骤解释方法,给出代码示例,引用相关文献,最后列出相关问题。可能还需要注意术语的准确性,比如增量学习与在线学习的区别,模型微调的具体步骤等。</think>### 如何更新神经网络模型? 更新神经网络模型是适应新数据或优化性能的关键步骤。以下是具体方法、教程和最佳实践: --- #### 一、更新神经网络模型的常用方法 1. **在线学习(Online Learning)** 新数据实时输入模型,逐步调整权重。适用于数据流场景,如推荐系统。 **公式**: 损失函数更新为$L(\theta) = L_{\text{old}}(\theta) + \lambda L_{\text{new}}(\theta)$,其中$\lambda$为新数据权重[^1]。 ```python # Keras示例(部分代码) model.compile(optimizer='sgd', loss='mse') model.fit(new_data, new_labels, epochs=1, batch_size=32) ``` 2. **增量学习(Incremental Learning)** 分批次加载数据,避免内存不足。常用于大规模数据集。 ```python from sklearn.neural_network import MLPClassifier model.partial_fit(X_batch, y_batch) # Scikit-learn中的增量训练 ``` 3. **迁移学习与微调(Transfer Learning & Fine-tuning)** 复用预训练模型,仅调整部分层: ```python # PyTorch示例 pretrained_model = torchvision.models.resnet18(pretrained=True) for param in pretrained_model.parameters(): # 冻结底层参数 param.requires_grad = False pretrained_model.fc = nn.Linear(512, new_num_classes) # 修改最后一层 ``` 4. **集成学习(Ensemble Learning)** 将新旧模型预测结果结合,例如加权投票: $$P_{\text{final}}(y) = \alpha P_{\text{old}}(y) + (1-\alpha) P_{\text{new}}(y)$$ --- #### 、教程与工具推荐 1. **官方文档** - TensorFlow: [模型更新与迁移学习指南](https://www.tensorflow.org/guide/keras/transfer_learning) - PyTorch: [增量训练示例](https://pytorch.org/tutorials/beginner/transfer_learning_tutorial.html) 2. **在线课程** - Coursera专项课程《深度学习专业化》中的“模型调优与部署”模块。 3. **工具集成** - 使用MATLAB的Deep Learning Toolbox结合NeuroSolutions进行可视化模型更新(见引用[2])。 --- #### 三、最佳实践 1. **数据一致性** - 确保新数据与旧数据分布相似,避免模型漂移。 2. **评估机制** - 更新后使用验证集测试性能,监控指标如准确率、F1分数。 3. **灾难性遗忘(Catastrophic Forgetting)的应对** - 弹性权重固化(Elastic Weight Consolidation, EWC):保护重要权重不被大幅修改。 $$L(\theta) = L_{\text{new}}(\theta) + \sum_i \frac{\lambda}{2} F_i (\theta_i - \theta_{\text{old},i})^2$$ 4. **版本控制** - 保存不同版本的模型权重,便于回滚和对比。 ---
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