多种任务下深度表征的学习和可解释性研究

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近些年来,表征学习已成为机器学习社区的研究重点,大规模预训练神经网络已成为实现通用智能的第一步,神经网络取得成功的关键在于其对数据的抽象表征能力,深度学习中的若干学习领域实际上都在讨论怎么学习表征,本文不纠结于若干相近领域的若干相似概念,以表征学习作为统一的视角来讨论学习表征的问题。本文从问题出发,聚焦于求解该领域的两个问题:如何在多种任务下对表征学习问题进行统一建模,如何对神经网络模型中学得的表征进行一般化解释,为此,本文:首先将多种任务下的表征学习问题建模成排序问题,以排序问题为统一视角,通过优化近似NDCG损失来解决不同任务下的表征学习问题。并且以学习任务划分,组织了大量实验,通过在分类,检索,多标签学习,回归,自监督学习下的实验证明了近似NDCG损失的优越性。进一步在自监督学习任务下通过数据增广方法对训练数据进行标签转换来提高近似NDCG损失的性能,证明了近似NDCG损失可以更充分的利用无监督数据信息。然后提出了一种基于互信息的表征解释方法,将表征的可解释总结为输入数据与表征之间的三种信息量。进一步提出MI-LR模块,它可以插入到模型中估计信息量以解释模型的表征能力。然后以原型网络可视化为例,直观展示了解释效果。最后提出了一种多层关系对齐模型HRAML,利用关系对齐的概念建模多种学习任务下的表征学习问题,充分利用特征空间中的样本对关系与标签空间中的样本对关系之间的一致性,进一步以学习任务为划分,组织了多种实验,在多种任务下验证了 HRAML的效果。
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