16 天前

预训练视觉与语言Transformer是少样本增量学习器

Keon-Hee Park, Kyungwoo Song, Gyeong-Moon Park
预训练视觉与语言Transformer是少样本增量学习器
摘要

少样本类增量学习(Few-Shot Class Incremental Learning, FSCIL)是一项要求模型在仅提供每类少量样本的情况下,持续学习新类别且不遗忘旧知识的任务。FSCIL面临两大核心挑战:灾难性遗忘(catastrophic forgetting)与过拟合(overfitting)。为应对这些挑战,以往研究多依赖于浅层模型(如ResNet-18),尽管其有限的模型容量在一定程度上缓解了遗忘与过拟合问题,却导致在少样本增量学习过程中知识迁移能力不足。本文提出,经过大规模数据预训练的大型模型(如视觉-语言Transformer)具备成为高效少样本增量学习者的潜力。为此,我们提出一种新型FSCIL框架——PriViLege(Pre-trained Vision and Language transformers with prompting functions and knowledge distillation)。该框架通过引入预训练知识调优(Pre-trained Knowledge Tuning, PKT)机制,以及两种新型损失函数——基于熵的差异损失(entropy-based divergence loss)与语义知识蒸馏损失(semantic knowledge distillation loss),有效解决了大型模型在增量学习中面临的灾难性遗忘与过拟合问题。实验结果表明,所提出的PriViLege在多个基准数据集上显著超越现有最先进方法,性能提升显著:在CUB200上提升9.38%,在CIFAR-100上提升20.58%,在miniImageNet上提升13.36%。项目代码已开源,可访问 https://github.com/KHU-AGI/PriViLege 获取。