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人工智能

通过迁移学习在特定领域的任务中增强大型视觉模型 (LVM) 的能力

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通过有效的迁移学习释放大视觉模型 (LVM) 在各个领域的潜力

计算机视觉是一个领域 人工智能 旨在使机器能够理解和解释视觉信息,例如图像或视频。计算机视觉在医学成像、安全、自动驾驶和娱乐等各个领域都有许多应用。然而,开发在不同任务和领域上表现良好的计算机视觉系统具有挑战性,需要大量标记数据和计算资源。

解决这一挑战的一种方法是使用 转移学习,一种将从一个任务或领域学到的知识重用到另一个任务或领域的技术。迁移学习可以减少对数据和计算的需求,并提高计算机视觉模型的泛化性和性能。本文重点介绍一种称为大视觉模型 (LVM) 的特定类型的计算机视觉模型,以及如何通过迁移学习将它们用于特定领域的任务。

什么是大视觉模型 (LVM)?

LVM 是高级 AI 模型,用于处理和解释视觉数据(通常是图像或视频)。他们叫 ””因为它们有许多参数,通常数量级为数百万甚至数十亿,这使它们能够学习视觉数据中的复杂模式和特征。 LVM 通常使用高级构建 神经网络架构,如 卷积神经网络 (CNN) 或变压器,可以有效地处理像素数据并检测分层模式。

LVM 经过大量视觉数据的训练,例如互联网图像或视频,以及相关标签或注释。该模型通过调整其参数来学习,以最小化其预测与实际标签之间的差异。这个过程需要强大的计算能力和大型、多样化的数据集,以确保模型能够很好地推广到新的、未见过的数据。

LVM 的几个突出示例包括 OpenAI 的 CLIP,它擅长执行诸如 零射 通过自然语言描述理解图像来进行分类和图像检索。同样地, 谷歌的视觉转换器 采用类似变压器的架构进行图像分类,在各种基准测试中取得了最先进的结果。 着陆镜头由 LandingAI 开发,以其用户友好的平台而脱颖而出,无需编码专业知识即可实现定制计算机视觉项目。它采用特定于域的 LVM,即使在标记数据有限的情况下,也能在缺陷检测和对象定位等任务中展现出强大的性能。

为什么要进行 LVM 迁移学习?

LVM 在理解和生成视觉数据方面表现出了卓越的能力,但也有局限性。主要限制之一是它们经常在通用数据集上进行训练,例如 影像网 or COCO,这可能与用户感兴趣的特定任务或领域不同。例如,在互联网图像上训练的 LVM 可能无法识别与特定任务相关的稀有或新颖的物体,例如医疗器械或工业零件。领域。

此外,LVM 可能无法适应不同领域的变化或细微差别,例如其他照明条件、摄像机角度或背景,这可能会影响模型预测的质量和准确性。

为了克服这些限制,迁移学习可以将 LVM 在通用数据集上学到的知识应用于特定任务或领域。迁移学习是使用来自目标任务或域的少量标记数据来微调或调整 LVM 以满足用户的需求。

使用迁移学习为 LVM 提供了许多优势。一项关键优势是能够将知识从不同的视觉数据转移到特定领域,从而更快地融合目标任务。此外,它通过利用预训练模型的学习特征来缓解数据依赖性问题,减少对大量特定领域标记数据的需求。

此外,使用预训练权重初始化 LVM 可以加速微调期间的收敛,这在计算资源有限时尤其有利。最终,迁移学习增强了泛化性和性能,根据特定任务定制 LVM 并确保准确的预测,从而提高用户满意度和信任度。

如何为 LVM 迁移 Learn?

根据源和目标任务或域之间数据的相似性和可用性,存在不同的途径和方法来执行 LVM 的迁移学习。迁移学习有两种主要方法,即归纳迁移学习和转导迁移学习。

归纳迁移学习 假设源任务和目标任务不同,但源域和目标域相似。例如,源任务可以是图像分类,目标任务可以是对象检测,但这两个任务都使用来自同一域的图像,例如自然场景或动物。在这种情况下,目标是通过使用目标任务中的一些标记数据来微调模型,将 LVM 在源任务上学到的知识转移到目标任务。这种方法也称为任务迁移学习或多任务学习。

另一方面, 转导迁移学习 假设源任务和目标任务相似,但源域和目标域不同。例如,源任务和目标任务可以是图像分类,源域可以是互联网图像,目标域可以是医学图像。在这种情况下,目标是通过使用来自目标域的一些标记或未标记数据来适应模型,将LVM在源域上学到的知识转移到目标域。这种方法也称为域迁移学习或域适应。

迁移学习方法

LVM 的迁移学习涉及针对不同修改级别以及对模型参数和架构的访问而定制的各种方法。特征提取是一种利用源任务上 LVM 已知的特征作为目标域中新模型的输入的方法。虽然不需要修改 LVM 的参数或架构,但它可能很难捕获目标域的特定于任务的功能。另一方面,微调涉及使用来自目标域的标记数据来调整 LVM 参数。该方法增强了对目标任务或域的适应,需要参数访问和修改。

最后, 元学习 专注于训练能够以最少的数据点快速适应新任务或领域的通用模型。使用类似的算法 反洗钱 or 爬虫,元学习允许 LVM 从不同的任务中学习,从而实现跨动态域的高效迁移学习。此方法需要访问和修改 LVM 参数才能有效实施。

使用 LVM 的特定领域迁移学习示例

LVM 的迁移学习已在不同领域取得了巨大成功。工业检测是一个对计算机视觉模型要求高效率和高质量的领域,因为它涉及检测和定位各种产品和组件中的缺陷或异常。然而,工业检测面临场景多样复杂、环境条件多变、标准法规高等挑战。

迁移学习可以通过在通用数据集上利用预先训练的 LVM 并根据特定领域的数据对其进行微调,帮助克服这些挑战。例如,LandingAI 的 LandingLens 平台允许用户创建用于工业检测的自定义计算机视觉项目,而无需编码经验。它使用特定于域的 LVM 以较少的标记数据实现下游计算机视觉任务的高性能,例如缺陷检测或对象定位。

同样,在娱乐行业,迁移学习有助于计算机视觉模型的创造力和多样性。 OpenAI 的 CLIP 模型专为从文本描述生成图像等任务而设计,允许用户创建不同的视觉内容,例如生成“一条龙“或”毕加索的一幅画”。该应用程序展示了迁移学习如何能够生成和操作用于艺术和娱乐目的的视觉内容,解决与用户期望、道德考虑和内容质量相关的挑战。

底线

总之,迁移学习成为优化 LVM 的变革性策略。通过使预先训练的模型适应特定领域,迁移学习可以解决挑战、减少数据依赖性并加速收敛。该方法提高了 LVM 在特定于域的任务中的效率。它标志着弥合通用培训和专业应用之间差距的关键一步,标志着该领域的重大进步。

 

阿萨德·阿巴斯博士 终身副教授 在巴基斯坦伊斯兰堡 COMSATS 大学获得博士学位。 来自美国北达科他州立大学。 他的研究重点是先进技术,包括云、雾和边缘计算、大数据分析和人工智能。 阿巴斯博士在著名的科学期刊和会议上发表文章,做出了重大贡献。