Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
[Journal club] Prototypical Contrastive Learnin...
Search
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 01, 2022
Technology
1.2k
1
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
[Journal club] Prototypical Contrastive Learning of Unsupervised Representations
慶應義塾⼤学 杉浦孔明研究室 B4 和田唯我 / Yuiga Wada
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 01, 2022
More Decks by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
See All by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
[RSJ26] Building a VLA Model Based on Self-Distilled Classification
keio_smilab
PRO
0
190
[RSJ26] AnoleVLA: Lightweight Vision-Language-Action Model with Deep State Space Models for Mobile Manipulation
keio_smilab
PRO
0
140
[RSJ26] NarrativeFlow: Flow-Based Vision-Language-Action Model Using Robot Velocity Fields
keio_smilab
PRO
0
160
[RSJ26] Flow as Flow: Modeling Robot Velocity Fields as Probability Velocity Fields
keio_smilab
PRO
0
200
[RSJ26] Hierarchy-Aware Multimodal Retrieval-Augmented Generation for Embodied Question Answering
keio_smilab
PRO
1
180
[MIRU26] Open-Vocabulary Intention-Guided Object Detection in Diverse Scenes
keio_smilab
PRO
0
200
[Journal club] Evo-1: Lightweight Vision-Language-Action Model with Preserved Semantic Alignment
keio_smilab
PRO
0
48
[MIRU26] To What Extent Does MLLM-as-a-Judge Exhibit Cross-Model Preference Bias?
keio_smilab
PRO
0
290
[Journal club] FlashVID: Efficient Video Large Language Models via Training-free Tree-based Spatiotemporal Token Merging
keio_smilab
PRO
0
36
Other Decks in Technology
See All in Technology
Sigmaユーザーのための有用リソース一挙公開 & Sigmaで使えるMCP #sigma_ucj /useful-resources-for-sigma-computing-users-and-mcps-with-sigma
shinyaa31
0
170
Deploying a Full-Stack Bun-Native Framework on Cloudflare Workers
7nohe
0
120
Snowflakeのコスト最適化を支えるアーキテクチャ設計
ktatsuya
0
1.1k
#jawssonic2026 あの時代が悪かった ~動かなかったSageMakerと共に迎えたイベント当日~
ktkn1129
0
140
ASTを使って影響範囲を特定する
nealle
0
120
「図書館」という名前のままでいいのか -Code4Lib JAPANカンファレンス2026 アンカンファレンス報告- / Code4Lib JAPAN Conference 2026: Unconference Report
ykiyota
0
120
多層防御と最⼩権限で実現する、安全なAIエージェント設計パターン
lycorptech_jp
PRO
1
230
多摩川(.dev)ランニング入門 / Tamagawa.dev#3
fujiwara3
3
420
プロダクト思考 × 基盤思考を AIで実現する Compound Engineering
tkc66buzz
1
300
[DroidKaigi 2026] Making UI specifications visible: Android UI development in the AI agent era supported by Compose Screenshot Testing and galleries
syarihu
0
610
Adaptive Warehouse を今すぐ導入すべき理由と迷ったときの判断基準
__allllllllez__
0
130
Bet AI Day 2026丨AIによって本質に戻るシステムリスク管理
layerx
PRO
0
1.3k
Featured
See All Featured
技術選定の審美眼(2025年版) / Understanding the Spiral of Technologies 2025 edition
twada
PRO
120
120k
エンジニアに許された特別な時間の終わり
watany
108
250k
XXLCSS - How to scale CSS and keep your sanity
sugarenia
249
1.3M
Dealing with People You Can't Stand - Big Design 2015
cassininazir
367
27k
The Impact of AI in SEO - AI Overviews June 2024 Edition
aleyda
6
1.2k
Typedesign – Prime Four
hannesfritz
42
3.2k
How to Align SEO within the Product Triangle To Get Buy-In & Support - #RIMC
aleyda
2
1.8k
Visual Storytelling: How to be a Superhuman Communicator
reverentgeek
2
650
State of Search Keynote: SEO is Dead Long Live SEO
ryanjones
0
260
Keith and Marios Guide to Fast Websites
keithpitt
413
23k
Designing Experiences People Love
moore
143
24k
Bioeconomy Workshop: Dr. Julius Ecuru, Opportunities for a Bioeconomy in West Africa
akademiya2063
PRO
1
340
Transcript
Prototypical Contrastive Learning of Unsupervised Representations Junnan Li, Pan Zhou,
Caiming Xiong, Steven C.H. Hoi (Salesforce Research) Li, Pan Zhou, Caiming Xiong and Steven C. H. Hoi. Prototypical Contrastive Learning of Unsupervised Representations, ICLR2021 慶應義塾⼤学 杉浦孔明研究室 和⽥唯我 ICLR 2021
和田唯我 / Yuiga Wada
概要 2 ü 教師なし表現学習⼿法 Prototypical Contrastive Learning (PCL) を提案 ü
EM-algorithmに基づき, プロトタイプを基準とした損失 ProtoNCE Loss を提案 ü 様々な画像認識タスクで既存⼿法を超える結果を記録
背景: Instance-wiseな対照学習は, 本質的な意味情報を獲得できない 3 o Instance-wiseな教師なし表現学習 • 加⼯された画像(instance)のペアが同じ元画像に由来するかを識別 o Instance-wiseな⼿法における2つの問題点
1. 低次元の特徴だけで識別できるため,識別はNNにとって簡単なタスク ⇒ ⾼密度な情報をエンコードしているとは⾔い難い 2. ペア間の類似度が⾼くても, 負例は負例として扱う ⇒ 負例ペアにおける類似性についての 意味情報は獲得できない
既存⼿法: 対照学習⼿法には改善の余地がある 4 既存⼿法 種類 問題点 • SimCLR[Chen+, ICML20] •
MoCo[He+, CVPR20] Instance-wise Instance-wiseな⼿法であり, 前述の問題点有り • DeepCluster[Caron+, ECCV18] prototype-wise PCAによる次元削減処理を挟む ⇒クラスタリングによる最適化が 直接的でない DeepCluster[Caron+, ECCV18] PCA not good
提案⼿法: Prototypical Contrastive Learning (PCL) 5 Prototypical Contrastive Learning (PCL)
• EM-Algorithmに基づき, クラスタリングを⾏いながら特徴表現を学習 1. E-Step : kNN法によるクラスタリングでプロトタイプの事後分布を決定 2. M-Step : 対数尤度の期待値を最⼤化するパラメタを計算 提案⼿法における更新⼿順
EM-Algorithm: PCLでは対数尤度最⼤化のためEMを⽤いる 6 1. E-Step : kNN法によるクラスタリングでプロトタイプの事後分布を決定 2. M-Step :
対数尤度の期待値を最⼤化するパラメタを計算 提案⼿法における更新⼿順 プロトタイプ 𝒄𝒊 を潜在変数として, 対数尤度を最⼤化するモデルのパラメタ 𝜃 を獲得したい (プロトタイプ : クラスタの重⼼のこと) 提案⼿法の⽬標
前準備: 最適化における⽬的関数の整理 7 上式を直接求めるのは困難なので, Jensenの不等式より, 最右辺を最⼤化すれば良いので,最右辺からパラメタ 𝜃 依存部だけ取り出した下式 を⽬的関数とする. ただし,
𝑄 𝐜𝐢 ≔ 𝑝 𝒄𝒊 ; 𝒙𝒊 , 𝜽 (∵ ∑𝑄 𝐜𝐢 = 1 ⇒ − ∑ ∑𝑄 𝐜𝐢 𝑙𝑜𝑔𝑄 𝐜𝐢 は定数)
E-Step: クラスタリングによりプロトタイプの事後分布を決定 8 E-Step • Momentum Encoderの出⼒についてクラスタリングを実⾏ • kNN法によりプロトタイプ 𝒄𝒊
の事後分布 𝑝 𝒄𝒊; 𝒙𝒊, 𝜽 を決定 Encoderの指数移動平均
M-Step (1/3): 対数尤度を最⼤化するパラメタ 𝜃 を求める 9 M-Step • 対数尤度を最⼤化するパラメタ 𝜃
を求める • 事前分布を 1/𝑘 とすると, • ⼊⼒ {𝒙𝒊 } がプロトタイプを中⼼に等⽅的に分布してると仮定すると, 𝑝 𝒙𝒊; 𝒄𝒊, 𝜽 は
M-Step (2/3): 対数尤度を最⼤化するパラメタ 𝜃 を求める 10 以上より, 対数尤度を最⼤化するパラメタ 𝜃 は
(具体的な計算過程は省略) ・ ・ ・
M-Step (3/3): 対数尤度を最⼤化する損失関数を提案 11 M-Step • 対数尤度を最⼤化するパラメタ 𝜃 は 損失に組み込む
損失関数 ProtoNCE Loss (提案⼿法)
ProtoNCE Lossはインスタンスのペアも損失に⽤いる 12 ProtoNCE Loss ⇒ ProtoNCE Lossはインスタンスのペアも損失に使⽤ InfoNCE Loss[Oord+,
2018] → MoCoで使⽤される損失関数 instance-wise prototype-wise
定性的結果: 特徴ごとに適切なクラスタが形成 13 • 各クラスタに属する画像をランダムに選択 ⇒ 教師なし学習にも拘らず, 特徴ごとに適切なクラスタが形成 Cluster X
Cluster Y
定量的結果: 画像分類タスクにおいて既存⼿法を上回る結果 14 • ResNet + 線形分類器による画像分類 ⇒ MoCoやSimCLRといった既存⼿法を上回る結果を記録
定量的結果: 物体検出タスクにおいて既存⼿法を上回る結果 15 • ImageNet-1Mを⽤いた物体検出 ⇒ MoCoによる事前学習や教師あり学習を上回る結果を記録
Ablation: 損失関数はインスタンスのペアも考慮するのが最良 16 • ProtoNCE Lossはinstance-wiseであり, prototype-wiseでもある → 損失を変えて画像分類タスクを実施 ⇒
”instance”・”proto”の両者を使うのが最良 instance-wise → “instance” prototype-wise → “proto”
PCL動かしてみた: Encoderの出⼒を線形SVMで⼆値分類 17 o 実験設定 • データセット: PASCAL VOC2007 [Everingham+,
IJCV10] • Encoderの出⼒ 𝒉 を線形SVMに通し, 各クラスについて⼆値分類 Linear SVM 𝒉 5 𝒚
PCL動かしてみた: 極めて単純なモデルでも⾼精度で画像分類可能に 18 • 全クラスにおいて mAP = 85.45を記録 • 例:
“airplain”の⼆値分類結果 (全クラスの画像を⼊⼒) → 線形SVMという⾮常に単純なモデルで極めて良い性能を記録 True Positive False Positive
まとめ 19 ü 教師なし表現学習⼿法 Prototypical Contrastive Learning (PCL) を提案 ü
EM-algorithmに基づき, プロトタイプを基準とした損失 ProtoNCE Loss を提案 • ただし, 純粋にprototype-wiseな損失にすると精度が落ちる ü 様々な画像認識タスクで既存⼿法を超える結果を記録
Appendix: 擬似コード 20
Appendix: t-SNEによる可視化結果 21
Appendix: プロトタイプの種類 22 • クラスタは包含関係を許容する (fine-grained / coarse-grained)