【论文笔记】基于预训练模型的持续学习(Continual Learning)(增量学习,Incremental Learning)-3. Model Mixture-based 方法

时间:2024-04-22 07:00:46

Model Mixture-based 方法在持续学习工程中构建了一组模型,然后再推理阶段通过Model Ensemble和Model Merge来进行信息综合决策。

Model Ensemble中,ESN算法凭借预训练模型强大的通用性,构建多个classifier,在面对新任务重新初始化和训练一个新的classifier。在推理时,采用投票策略来整合多个模型的结果进行最终决策。

由于Model Ensemble的核心因素取决于模型的方差,一些研究通过增强模型之间的多样性来替代使用相同的预训练模型构建不同的classifier。如PromptFusion利用预训练的ViT和CLIP,并在推理过程中动态地对logit进行组合,即f(x) = λ fvit (x) +(1−λ)fclip(x)。
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与多个backbone的集成不同,PROOF采用了仅使用单个CLIP的更全面的推理方法。由于CLIP支持视觉和文本特征的跨模态匹配,因此PROOF设计了一个三层集成,考虑image-to-text、image-to-image prototype、image-to-adjusted text的跨模态融合。
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Model Merge将多个不同的模型合并为一个统一的模型,无需要额外的训练。LAE定义了online和offline学习协议,online模型通过交叉熵损失进行更新,目的是在新的任务中获取新的知识。离线模型则通过Model Merge进行更新,例如指数移动平均(EMA): θ offline←α·θ offline +(1−α)·θ Online,其中α为权衡参数。LAE仅将EMA应用于参数高效调谐模块(如prompt),其利用online和offline模型的最大logit进行推断。
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与LAE一样,ZSCL将合并技术应用于CLIP模型,目的是在持续学习过程中保持其zero-shot性能。然而,随着EMA中权衡参数的改变,CLIP性能不再具有鲁棒性。因此,ZSCL建议每隔几次迭代合并参数,从而在模型训练期间创建平滑的损失轨迹。
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此外,CoFiMA注意到EMA在Merge过程中对每个参数的重要性是相等的,CoFiMA 在Merge过程中插入Fisher information(费雪信息)作为每个参数的估计重要性。
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优点:

  1. 学习多个模型可以做出不同的决策。因此,使用Model Ensemble和Model Merge自然会产生更健壮的结果。
  2. 由于直接合并模型进行统一预测,因此可以调整前模型和后模型的权重,以突出不同阶段之间知识共享的重要性。
  3. 由于模型集将在推理过程中合并,因此最终的推理成本不会随着模型集中添加更多模型而增加。

缺点:

  1. Model Ensemble需要保存所有的历史模型,并消耗大量的内存缓冲区。虽然基于Model Merge不需要这么大的成本,但合并大型backbone的权重也需要大量的额外计算。
  2. 决定Merge哪些参数仍然是问题。