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从经验中学习,而非精选数据集

本文探讨了从经验学习与从精选数据集学习的区别。指出当前深度学习算法依赖人类精选的数据集,无法有效处理包含噪声和不可预测成分的原始数据流。通过简单的线性预测例子,展示了SGD及其变体在噪声数据上会吸收噪声而非仅学习可预测部分。而IDBD算法能够区分可预测与不可预测目标,只学习有用的关联。进一步扩展到神经网络(NetworkIDBD),在NoisyMNIST数据流上验证了其有效性。作者认为,SGD的局限性是当前系统无法在线持续学习的原因,未来需要更好的信用分配算法。

来源Hacker News AI作者: whalee

在人工智能领域,学习方式通常分为两种:从人类精心整理的数据集中学习,以及从原始、未经处理的体验中学习。Oak Lab的最新研究指出,这两种学习方式存在本质差异,而当前主流的深度学习算法更适合前者,却难以适应后者。

从精选数据集学习时,算法可以假设所有数据都是有用的,因为人类已经完成了收集、清洗和过滤的工作。然而,真实的体验数据流往往包含大量噪声和无法预测的成分。例如,在一个简单的线性预测任务中,只有1%的特征值能提供有效信息,其余都是噪声。实验表明,使用随机梯度下降(SGD)训练的线性模型会试图最小化所有目标的误差,最终将噪声也学习进参数中,而非仅学习可预测的部分。

为了解决这一问题,研究者引入了增量Delta-Bar-Delta(IDBD)算法。与SGD不同,IDBD能够为不同的信号分配不同大小的信用,甚至对不可预测的目标不分配信用。在同样的线性问题上,IDBD成功只学习了可预测的成分。为了扩展到非线性情况,研究者提出了NetworkIDBD,并在NoisyMNIST数据流上进行了验证。该数据流在64x64图像中心随机显示MNIST数字,周围像素为噪声。结果显示,SGD增加了所有输入特征的权重,而NetworkIDBD只增加了中心28x28区域的权重,即与目标相关的部分。

作者认为,SGD及其变体(如Adam、RMSProp)试图学习所有关联的局限性,是当前系统无法有效进行在线持续学习的主要原因。而像NetworkIDBD这样能够学习信用分配的算法,可能是突破这一瓶颈的关键。未来,我们需要设计更好的信用分配机制,使算法能从嘈杂的经验中自主学习。

参考文献包括Kingma和Ba的Adam论文、Tieleman和Hinton的RMSProp、LeCun等人的MNIST以及Sutton的IDBD。