基于动态策略的多源迁移学习数据流分类研究

为解决数据流分类中的概念漂移和噪声问题,提出一种基于样本确定性的多源迁移学习方法。该方法存储多源领域上由训练得到的分类器,求出各源领域分类器对目标领域数据块中每个样本的类别后验概率和样本确定性值。在此基础上,将样本确定性值满足当前阈值限制的源领域分类器与目标领域分类器进行在线集成,从而将多个源领域的知识迁移到目标领域。实验结果表明,该方法能够有效消除噪声数据流给不确定分类器带来的不利影响,与基于准确率选择集成的多源迁移学习方法相比,具有更高的分类准确率和抗噪稳定性。     

多源域分布下优化权重的无监督迁移学习Boosting方法

深度决策树迁移学习Boosting方法（DTrBoost）可以有效地实现单源域有监督情况下向一个目标域迁移学习,但无法实现多个源域情况下的无监督迁移场景。针对这一问题,提出了多源域分布下优化权重的无监督迁移学习Boosting方法,主要思想是根据不同源域与目标域分布情况计算出对应的KL值,通过比较选择合适数量的不同源域样本训练分类器并对目标域样本打上伪标签。最后,依照各个不同源域的KL距离分配不同的学习权重,将带标签的各个源域样本与带伪标签的目标域进行集成训练得到最终结果。对比实验表明,提出的算法实现了更好的分类精度并对不同的数据集实现了自适应效果,分类错误率平均下降2.4%,在效果最好的marketing数据集上下降6%以上。     

一种面向多源领域的实例迁移学习

在迁移学习最大的特点就是利用相关领域的知识来帮助完成目标领域中的学习任务,它能够有效地在相似的领域或任务之间进行信息的共享和迁移,使传统的从零开始的学习变成可积累的学习,具有成本低、效率高等优点.针对源领域数据和目标领域数据分布类似的情况,提出一种基于多源动态TrAdaBoost的实例迁移学习方法.该方法考虑多个源领域知识,使得目标任务的学习可以充分利用所有源领域信息,每次训练候选分类器时,所有源领域样本都参与学习,可以获得有利于目标任务学习的有用信息,从而避免负迁移的产生.理论分析验证了所提算法较单源迁移的优势,以及加入动态因子改善了源权重收敛导致的权重熵由源样本转移到目标样本的问题.实验结果验证了此算法在提高识别率方面的优势.     

基于样本迁移的在线脑电分类方法

在线分类是脑机接口应用中的一个重要研究方向,传统的在线学习算法需要大量样本来适应脑电信号变化,这增加了计算和内存成本。为此,本文提出一种基于样本迁移的在线脑电分类方法。首先利用源域数据训练离线分类器,然后将目标域数据逐个放入进行在线欧式空间预对齐以减小个体差异性,进而提取CSP特征,最后采用加权组合的在线迁移学习分类器进行标签预测。在 BCI 竞赛 Ⅳ 数据集Ⅰ和Ⅱa的跨受试者在线模拟实验中,与4种最先进的算法相比,本文方法表现最好,在线平均分类准确率最高达到了86.02%和75.74%,表明了所提方法的有效性。     

结合风格迁移的最小化类混淆领域自适应算法

在无监督领域自适应中分类器对目标域的样本进行类别预测时容易产生混淆预测,虽然已有研究提出了相关算法提取到样本的类间相关性,降低了分类器在目标域上的类混淆预测。但该方法仍然未能解决源域和目标域因共享特征稀疏导致的迁移学习能力不足的问题,针对这个问题,通过使用生成对抗网络对源域进行了风格迁移,扩展源域各类样本的特征空间可供目标域匹配的共享特征,解决因共享特征稀疏导致分类器正迁移力不足的问题,从而进一步减少分类器在目标域上产生的类混淆预测。当分类器利用扩充后的共享特征对目标域样本预测分类概率时,基于不确定性权重机制,加重预测概率权重使其能在几个预测概率峰值上以更高的概率值突出,准确地量化类混淆,最小化跨域的类混淆预测,抑制跨域的负迁移。在UDA场景下,对标准的数据集ImageCLEF-DA和Office-31的三个子数据集分别进行了领域自适应实验,相较于RADA算法平均识别精度分别提升了1.3个百分点和1.7个百分点。     

一种基于伪标签的深度迁移学习算法

深度学习的成功依赖于海量的训练数据，然而获取大规模有标注的数据并不容易，成本昂贵且耗时；同时由于数据在不同场景下的分布有所不同，利用某一特定场景的数据集所训练出的模型往往在其他场景表现不佳。迁移学习作为一种将知识从一个领域转移到另一个领域的方法，可以解决上述问题。深度迁移学习则是在深度学习框架下实现迁移学习的方法。提出一种基于伪标签的深度迁移学习算法，该算法以ResNet-50为骨干，通过一种兼顾置信度和类别平衡的样本筛选机制为目标域样本提供伪标签，然后进行自训练，最终实现对目标域样本准确分类，在Office-31数据集上的三组迁移学习任务中，平均准确率较传统算法提升5.0%。该算法没有引入任何额外网络参数，且注重源域数据隐私，可移植性强，具有一定的实用价值。     

安全迁移支持向量机

迁移学习方法是一种新的机器学习框架,它将源领域数据通过学习迁移到相似的目标领域中,减弱了对已标记数据的依赖。但迁移学习方法中一个重大问题是使用目标领域数据与源领域数据得到的分类器很可能比仅利用目标领域数据得到的分类器的效果更差,从而造成一种“负迁移”现象。针对此问题,提出一种基于目标领域已标记数据知识的安全控制机制,并通过结合近年出现的一种迁移学习分类器(TL-SVM)提出了一种安全迁移支持向量机(SATL-SVM),从理论上解决了TL-SVM的负迁移问题,在人工数据集和真实数据集上的实验结果表明了所提方法的有效性。     

概念漂移数据流分类中的多源在线迁移学习算法

现有概念漂移处理算法在检测到概念漂移发生后,通常需要在新到概念上重新训练分类器,同时“遗忘”以往训练的分类器。在概念漂移发生初期,由于能够获取到的属于新到概念的样本较少,导致新建的分类器在短时间内无法得到充分训练,分类性能通常较差。进一步,现有的基于在线迁移学习的数据流分类算法仅能使用单个分类器的知识辅助新到概念进行学习,在历史概念与新到概念相似性较差时,分类模型的分类准确率不理想。针对以上问题,文中提出一种能够利用多个历史分类器知识的数据流分类算法——CMOL。CMOL算法采取分类器权重动态调节机制,根据分类器的权重对分类器池进行更新,使得分类器池能够尽可能地包含更多的概念。实验表明,相较于其他相关算法,CMOL算法能够在概念漂移发生时更快地适应新到概念,显示出更高的分类准确率。     

基于边际Fisher准则和迁移学习的小样本集分类器设计算法

如何利用大量已有的同构标记数据（源域）设计小样本训练数据（目标域）的分类器是一个具有很强应用意义的研究问题. 由于不同域的数据特征分布有差异,直接使用源域数据对目标域样本进行分类的效果并不理想. 针对上述问题,本文提出了一种基于迁移学习的分类器设计算法. 首先,本文利用内积度量的边际Fisher准则对源域进行特征映射,提高源域中类内紧凑性和类间区分性. 其次,为了筛选合理的训练样本对,本文提出一种去除边界奇异点的算法来选择源域密集区域样本点,与目标域中的标记样本点组成训练样本对. 在核化空间上,本文学习了目标域特征到源域特征的非线性转换,将目标域映射到源域. 最后,利用邻近算法（k-nearest neighbor,kNN）分类器对映射后的目标域样本进行分类. 本文不仅改进了边际Fisher准则方法,并且将基于自适应样本对 筛选的迁移学习应用到小样本数据的分类器设计中,提高域间适应性. 在通用数据集上的实验结果表明,本文提出的方法能够有效提高小样本训练域的分类器性能.     

基于深度在线迁移的变负载下滚动轴承故障诊断方法

针对变负载条件下滚动轴承源域与目标域中相同状态的数据特征分布差异性较大,目标域数据按照序列方式在线获取时,数据更新需重新训练模型的问题,提出一种深度在线迁移的CNN-ISVM (convolutional neural networks-incremental support vector machine)变负载下滚动轴承故障诊断方法.该方法运用短时傅里叶变换得到不同负载下滚动轴承振动信号的频谱图并构建数据集;使用源域数据建立CNN-ISVM预训练模型并保存模型参数;利用迁移学习将源域共享模型参数迁移至目标域CNN-ISVM模型训练过程中,快速建立分类模型;分类模型中的ISVM分类器在保留已学到知识的基础上,在线处理目标域新增数据,无需重新训练.经实验验证,所提出方法可实现数据按照序列方式采集的变负载下滚动轴承多状态在线分类,并具有较好的稳定性及较高的准确率.     

多源域混淆的双流深度迁移学习

目的 针对深度学习严重依赖大样本的问题,提出多源域混淆的双流深度迁移学习方法,提升了传统深度迁移学习中迁移特征的适用性。方法 采用多源域的迁移策略,增大源域对目标域迁移特征的覆盖率。提出两阶段适配学习的方法,获得域不变的深层特征表示和域间分类器相似的识别结果,将自然光图像2维特征和深度图像3维特征进行融合,提高小样本数据特征维度的同时抑制了复杂背景对目标识别的干扰。此外,为改善小样本机器学习中分类器的识别性能,在传统的softmax损失中引入中心损失,增强分类损失函数的惩罚监督能力。结果 在公开的少量手势样本数据集上进行对比实验,结果表明,相对于传统的识别模型和迁移模型,基于本文模型进行识别准确率更高,在以DenseNet-169为预训练网络的模型中,识别率达到了97.17%。结论 利用多源域数据集、两阶段适配学习、双流卷积融合以及复合损失函数,构建了多源域混淆的双流深度迁移学习模型。所提模型可增大源域和目标域的数据分布匹配率、丰富目标样本特征维度、提升损失函数的监督性能,改进任意小样本场景迁移特征的适用性。     

Multi-selection of instances: A straightforward way to improve evolutionary instance selection

Although many more complex learning algorithms exist, k-nearest neighbor is still one of the most successful classifiers in real-world applications. One of the ways of scaling up the k-nearest neighbors classifier to deal with large datasets is instance selection. Due to the constantly growing amount of data in almost any pattern recognition task, we need more efficient instance selection algorithms, which must achieve larger reductions while maintaining the accuracy of the selected subset.     

关联子域对齐网络的跨域高光谱图像分类

目的 近年来,深度网络成功应用于高光谱图像分类。然而,难以获取充足的标记数据大大限制了深度网络的充分训练,进而导致网络对高光谱图像的分类能力下降。为解决以上困难,提出一种关联子域对齐网络的高光谱图像迁移分类方法。方法 基于深度迁移学习方法,通过对两域分布进行多角度、全面领域适应的同时将两域分类器进行差异适配。一方面,利用关联对齐从整体上对齐了两域的二阶统计量信息,适配了两域的全局分布;另一方面,利用局部最大均值差异对齐了相关子域的一阶统计量信息,适配了两域的局部分布。另外,构造一种分类器适配模块并将其加入所提网络中,通过对两域分类器差异进行适配,进一步增强网络的领域适应效果。结果 从4组真实高光谱数据集上的实验结果可看出：在分别采集于不同区域的高光谱图像数据对上,所提方法的精度比排名第2的分类方法高出1.01%、0.42%、0.73%和0.64%。本文方法的Kappa系数也取得最优结果。结论 与现有主流算法相比较,所提网络能够在整体和局部、一阶和二阶统计量上分别对两域进行有效对齐,进而充分利用在源域上训练好的分类器完成对目标域高光谱数据的跨域分类。     

基于实例迁移的数据流分类挖掘方法

为解决数据流分类过程中样本标注和概念漂移问题，提出了一种基于实例迁移的数据流分类挖掘模型.首先，该模型用支持向量机作学习器，用所得分类模型中的支持向量构建源领域，待分类的当前数据块为目标域.然后，借助互近邻思想在源域中挑选目标域中样本的真邻居进行实例迁移，避免发生负迁移.最后，通过合并目标域和迁移样本形成训练集，提高标注样本数量，增强模型的泛化能力.理论分析和实验结果表明，所提方法具有可行性，相比其它学习方法在分类准确性方面更具优势.     

基于多对多生成对抗网络的非对称跨域迁移行人再识别

无监督跨域迁移学习是行人再识别中一个非常重要的任务. 给定一个有标注的源域和一个没有标注的目标域, 无监督跨域迁移的关键点在于尽可能地把源域的知识迁移到目标域. 然而, 目前的跨域迁移方法忽略了域内各视角分布的差异性, 导致迁移效果不好. 针对这个缺陷, 本文提出了一个基于多视角的非对称跨域迁移学习的新问题. 为了实现这种非对称跨域迁移, 提出了一种基于多对多生成对抗网络(Many-to-many generative adversarial network, M2M-GAN)的迁移方法. 该方法嵌入了指定的源域视角标记和目标域视角标记作为引导信息, 并增加了视角分类器用于鉴别不同的视角分布, 从而使模型能自动针对不同的源域视角和目标域视角组合采取不同的迁移方式. 在行人再识别基准数据集Market1501、DukeMTMC-reID和MSMT17上, 实验验证了本文的方法能有效提升迁移效果, 达到更高的无监督跨域行人再识别准确率.     

Online Multiclass Learning with k-Way Limited Feedback and an Application to Utterance Classification

This paper introduces a setting for multiclass online learning with limited feedback and its application to utterance classification. In this learning setting, a parameter k limits the number of choices presented for selection by the environment (e.g. by the user in the case of an interactive spoken system) during each trial of the online learning sequence. New versions of standard additive and multiplicative weight update algorithms for online learning are presented that are more suited to the limited feedback setting, while sharing the efficiency advantages of the standard ones. The algorithms are evaluated on an utterance classification task in two domains. In this utterance classification task, no training material for the domain is provided (for training the speech recognizer or classifier) prior to the start of online learning. We present experiments on the effect of varying k and the weight update algorithms on the learning curve for online utterance classification. In these experiments, the new online learning algorithms improve classification accuracy compared with the standard ones. The methods presented are directly relevant to applications such as building call routing systems that adapt from feedback rather than being trained in batch mode.Editors: Dan Roth and Pascale FungThe work reported in this paper was carried out while the author was at AT&T Labs.