迁移学习——入门简介

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一、简介
迁移学习 (transfer learning) 通俗来讲,就是运用已有的知识来学习新的知识(模型),核心是找到已有知识和新知识之间的相似性。在迁移学习中,我们已有的知识叫做源域(source domain),要学习的新知识叫目标域(target domain),源域和目标域不同但有一定关联。迁移学习把源域训练得到的模型迁移到目标域上。

源域目标域区别:一般目标域相对于源域,在数据分布、特征维度以及模型输出变化条件有不同,有机地利用源域中的知识来对目标域更好地建模。另外,在有目标域标定数据缺乏的情况下,迁移学习可以很好地利用相关领域有标定的数据完成数据的标定。

负迁移:如果源域和目标域之间相似度不够,迁移结果并不会理想,出现所谓的负迁移情况。比如,一个人会骑自行车,就可以类比学电动车;但是如果类比着学开汽车,那就有点天方夜谭了。如何找到相似度尽可能高的源域和目标域,是整个迁移过程最重要的前提。

迁移学习资料库:https://github.com/jindongwan…

为什么要进行迁移学习:
数据的标签很难获取
从头建立模型是复杂和耗时的

二、迁移学习常用概念

Domain (域):由数据特征和特征分布组成,是学习的主体
Source domain (源域):已有知识的域
Target domain (目标域):要进行学习的域
Task (任务):由目标函数和学习结果组成,是学习的结果

三、迁移学习分类
1、按照学习方式分四类:

基于样本的迁移:通过对源域中有标记样本加权利用完成知识迁移;
假设:源域中的一些数据和目标域会共享很多共同的特征
方法:对源域进行样本重新加权,筛选出与目标域数据相似度高的数据,然后进行训练学习
代表工作:
• TrAdaBoost [Dai, ICML-07]
• Kernel Mean Matching (KMM) [Smola, ICML-08]
• Density ratio estimation [Sugiyama, NIPS-07]
优点:
• 方法较简单,实现容易
缺点:
• 权重选择与相似度度量依赖经验
• 源域和目标域的数据分布往往不同

基于特征的迁移:通过将源域和目标域映射到相同的空间(或者将其中之一映射到另一个的空间中)并最小化源域和目标域的距离来完成知识迁移;
假设:源域和目标域仅仅有一些交叉特征
方法:通过特征变换,将两个域的数据变换到同一特征空间,然后进行传统的机器学习
代表工作:
• Transfer component analysis (TCA) [Pan, TKDE-11]
• Spectral Feature Alignment (SFA) [Pan, WWW-10]
• Geodesic flow kernel (GFK) [Duan, CVPR-12]
• Transfer kernel learning (TKL) [Long, TKDE-15]
优点:
• 大多数方法采用
• 特征选择与变换可以取得好效果
缺点:
• 往往是一个优化问题,难求解
• 容易发生过适配

基于模型的迁移:将源域和目标域的模型与样本结合起来调整模型的参数;
假设:源域和目标域可以共享一些模型参数
方法:由源域学习到的模型运用到目标域上,再根据目标域学习新的模型
代表工作:
• TransEMDT [Zhao, IJCAI-11]
• TRCNN [Oquab, CVPR-14]
• TaskTrAdaBoost [Yao, CVPR-10]
优点:
• 模型间存在相似性,可以被利用
缺点:
• 模型参数不易收敛

基于关系的迁移:通过在源域中学习概念之间的关系,然后将其类比到目标域中,完成知识的迁移。
假设:如果两个域是相似的,那么它们会共享某种相似关系
方法:利用源域学习逻辑关系网络,再应用于目标域上
代表工作:
• Predicate mapping and revising [Mihalkova, AAAI-07],
• Second-order Markov Logic [Davis, ICML-09]

2、按迁移情境

归纳式迁移 (inductive transfer learning):源域目标域学习任务不同但相关
直推式迁移(transductive transfer learning):源域目标域不同但相关,学习任务相同
无监督迁移(unsupervised transfer learning):源域目标域及任务均不同但相关,均没有

3、按特征空间

同构迁移学习:特征维度相同分布不同
异构迁移学习:特征维度不同

正文完
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