技術指南

對比學習

對比學習教導模型將相似的事物放在一起,並將不同的事物在嵌入空間中分開。

概述

對比學習教導模型將相似的事物放在一起,並將不同的事物在嵌入空間中分開。這很重要,因為它可以讓人工智慧從大多數未標記的數據中學習強大的表示,從而為圖像搜尋、推薦和多模態模型提供支援。

對比學習是一個技術構建塊,會大規模影響模型品質、基礎設施成本、延遲和可靠性。

深入探討

對比學習不是預測標籤,而是透過比較來學習:給定一個錨點,對模型進行訓練,以便匹配的「正」落在向量空間中靠近它的位置,而不匹配的「負」落在遠處。常見的自我監督方法(如 SimCLR)透過對相同影像進行兩次隨機增強(裁剪、顏色抖動、模糊)來創造正面效果;該批次中的其他所有內容均為陰性。該模型將輸入映射到向量,並且損失獎勵該對的高相似性和其餘的低相似性。這會產生距離反映含義的嵌入,因此下游任務需要的標籤要少得多。 CLIP 在各種模式中應用了相同的想法,將圖像與其標題相匹配。

技術洞察

主力損失是InfoNCE(相似度分數的softmax),通常用餘弦相似度除以控制正值偏好程度的溫度。至關重要的是,效能會隨著許多負面因素而提高,因此大批量或記憶體庫/佇列(如 MoCo)可以提供這些負面影響。 BYOL 和 SimSiam 等一些方法會放棄顯式負數,而是使用動量或停止梯度目標網路來避免崩潰,其中所有嵌入都變得相同。

掌握對比學習

對比學習教導模型將相似的事物放在一起,並將不同的事物在嵌入空間中分開。这很重要,因为它可以让人工智能从大多数未标记的数据中学习强大的表示,从而为图像搜索、推荐和多模态模型提供支持。對比學習是一個技術構建塊,會大規模影響模型品質、基礎設施成本、延遲和可靠性。为了建立深入的理解,请将对比学习视为一种操作模型,而不是单一功能:定义期望的结果,澄清假设,并将系统可以可靠地完成的任务与仍需要专家判断的任务分开。

在實踐中,強大的團隊使用對比學習根據可靠性和成本優化架構、數據和基礎設施選擇。他們記錄明確的成功標準,根據實際數據和工作流程進行測試,並根據觀察到的失敗模式而不是一次性基準測試勝利進行迭代。這就是理論理解轉變為跨產品、政策和營運的持久能力的地方。

多年來,架構決策決定著效能和營運成本。同時,優化一個基準測試可以隱藏更廣泛的系統弱點。最具彈性的方法是將實驗速度與治理規則結合:運行試點、捕獲證據、發布決策日誌,並隨著模型行為、使用者期望和監管要求的發展不斷更新保障措施。

戰略影響

多年來,架構決策決定著效能和營運成本。

多年來,架構決策決定著效能和營運成本。在高品質部署中,這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式,以便團隊可以增強信心,而不是擴大模糊性。

技術教育幫助團隊選擇正確的堆疊,而不僅僅是最新的堆疊。

技術教育幫助團隊選擇正確的堆疊,而不僅僅是最新的堆疊。在高品質部署中,這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式,以便團隊可以增強信心,而不是擴大模糊性。

更好的工程選擇可以減少生產中的可靠性事故。

更好的工程選擇可以減少生產中的可靠性事故。在高品質部署中,這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式,以便團隊可以增強信心,而不是擴大模糊性。

對比學習的未來

對比學習正在與屏蔽式和生成式自我監督融合成混合目標,捕捉全局相似性和細節。其最大的影响是多模式的:对比对齐的图像文本(现在是音频和视频)嵌入支撑搜索、检索增强生成和零样本分类,并且足迹将会增长。预计会有更多工作来减少对大批量的需求,更好的增强和负挖掘策略,以及将该方法扩展到标签稀缺和昂贵的医学成像和时间序列等领域。

現實世界的實施

CLIP 學習共享圖像文字空間,以便您可以使用鍵入的短語(如「滑板上的狗」)搜尋照片庫。

使用 SimCLR 在未標記的照片上預先訓練視覺主幹,然後對其進行微調,僅使用少量標記集進行疾病檢測。

建立產品或歌曲推薦,其中使用者喜歡的項目嵌入緊密結合在一起,以便進行最近鄰居檢索。

人臉驗證系統可以訓練嵌入,使同一個人的兩張照片距離很近,而不同人的兩張照片距離很遠。

實施模式

實踐中的對比學習

CLIP 學習共享圖像文字空間,以便您可以使用鍵入的短語(如「滑板上的狗」)搜尋照片庫。

CLIP 學習共享的圖像文字空間,這樣您就可以使用「滑板上的狗」等鍵入的短語來搜尋照片庫。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並隨著時間的推移追蹤生產力增益和錯誤成本時,通常會獲得更好的結果。

實踐中的對比學習

使用 SimCLR 在未標記的照片上預先訓練視覺主幹,然後對其進行微調,僅使用少量標記集進行疾病檢測。

使用 SimCLR 在未標記的照片上預先訓練視覺主幹,然後對其進行微調,僅使用少量標記集進行疾病檢測。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並追蹤隨著時間的推移提高生產力和錯誤成本時,通常會獲得更好的結果。

實踐中的對比學習

建立產品或歌曲推薦,其中使用者喜歡的項目嵌入緊密結合在一起,以便進行最近鄰居檢索。

建立產品或歌曲推薦,其中使用者喜歡的項目嵌入緊密結合在一起以進行最近鄰居檢索。当团队预先定义质量阈值、为边缘情况保留人工升级路径并跟踪随着时间的推移提高生产力和错误成本时,通常会得到更好的结果。

實踐中的對比學習

人臉驗證系統可以訓練嵌入,使同一個人的兩張照片距離很近,而不同人的兩張照片距離很遠。

訓練嵌入的人臉驗證系統,使同一個人的兩張照片很接近,不同的人相距很遠。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並追蹤一段時間內的生產力增益和錯誤成本時,通常會得到更好的結果。

風險與防護欄

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優化一項基準測試可以隱藏更廣泛的系統弱點。

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基礎設施和維護成本常常被低估。

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隨著系統變得更加複雜,安全性和可觀察性差距可能會擴大。

實施路線圖

1

在實施之前定義延遲、品質和成本目標。

在實施之前定義延遲、品質和成本目標。將每個步驟視為證據門:如果不符合標準,則暫停推出,縮小差距,然後再擴大使用。

2

在實際負載和資料條件下進行基準測試。

在實際負載和資料條件下進行基準測試。將每個步驟視為證據門:如果不符合標準,則暫停推出,縮小差距,然後再擴大使用。

3

儀器監控錯誤、漂移和使用者影響。

儀器監控錯誤、漂移和使用者影響。將每個步驟視為證據門:如果不符合標準,則暫停推出,縮小差距,然後再擴大使用。

4

在擴展之前準備回滾和事件回應路徑。

在擴展之前準備回滾和事件回應路徑。將每個步驟視為證據門:如果不符合標準,則暫停推出,縮小差距,然後再擴大使用。

不斷探索