ZAKER生活 什么是小样本学习?这篇综述文章用166篇参考文献告诉你答案

来源:机器之心
参与:魔王
什么是小样本学习?它与弱监督学习等问题有何差异?其核心问题是什么?来自港科大和第四范式的这篇综述论文提供了解答 。
数据是机器学习领域的重要资源 , 在数据缺少的情况下如何训练模型呢?小样本学习是其中一个解决方案 。 来自香港科技大学和第四范式的研究人员综述了该领域的研究发展 , 并提出了未来的研究方向 。
这篇综述论文已被ACMComputingSurveys接收 , 作者还建立了GitHubrepo , 用于更新该领域的发展 。
论文地址:https://arxiv.org/pdf/1904.05046.pdf
GitHub地址:https://github.com/tata1661/FewShotPapers
机器学习在数据密集型应用中取得了很大成功 , 但在面临小数据集的情况下往往捉襟见肘 。 近期出现的小样本学习(Few-ShotLearning , FSL)方法旨在解决该问题 。 FSL利用先验知识 , 能够快速泛化至仅包含少量具备监督信息的样本的新任务中 。
这篇论文对FSL方法进行了综述 。 首先 , 该论文给出了FSL的正式定义 , 并厘清了它与相关机器学习问题(弱监督学习、不平衡学习、迁移学习和元学习)的关联和差异 。 然后指出FSL的核心问题 , 即经验风险最小化方法不可靠 。
基于各个方法利用先验知识处理核心问题的方式 , 该研究将FSL方法分为三大类:
数据:利用先验知识增强监督信号;
模型:利用先验知识缩小假设空间的大小;
算法:利用先验知识更改给定假设空间中对最优假设的搜索 。
最后 , 这篇文章提出了FSL的未来研究方向:FSL问题设置、技术、应用和理论 。
论文概览
该综述论文所覆盖的主题见下图:
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我们选取介绍了该综述论文中的部分内容 , 详情参见原论文 。
什么是小样本学习?
FSL是机器学习的子领域 。
我们先来看机器学习的定义:
计算机程序基于与任务T相关的经验E学习 , 并得到性能改进(性能度量指标为P) 。
基于此 , 该研究将FSL定义为:
小样本学习是一类机器学习问题 , 其经验E中仅包含有限数量的监督信息 。
下图对比了具备充足训练样本和少量训练样本的学习算法:
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FSL方法分类
根据先验知识的利用方式 , FSL方法可分为三类:
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FSL方法解决少样本问题的不同角度 。
基于此 , 该研究将现有的FSL方法纳入此框架 , 得到如下分类体系:
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数据
此类FSL方法利用先验知识增强数据D_train , 从而扩充监督信息 , 利用充足数据来实现可靠的经验风险最小化 。
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如上图所示 , 根据增强数据的来源 , 这类FSL方法可分为以下三个类别:
模型
基于所用先验知识的类型 , 这类方法可分为如下四个类别:
算法
根据先验知识对搜索策略的影响 , 此类方法可分为三个类别:
文章最后从问题设置、技术、应用和理论四个层面探讨了小样本学习领域的未来发展方向 。
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