Learning and Leveraging World Models in Visual Representation Learning

Learning and Leveraging World Models in Visual Representation Learning

相关链接:arxiv

关键字:学习世界模型视觉表示学习自监督学习JEPAImage World Models

摘要

本文探索了在自监督视觉表示学习中学习和利用世界模型的方法。作者引入了图像世界模型(Image World Models, IWM),一种学习预测全局光度变换效果的新方法。作者发现有效的IWM模型取决于多种因素,包括条件设置、预测难度和容量。此外,通过微调,IWM可以适应不同的任务,甚至在图像分类和语义分割等任务上与或超越了先前的自监督方法。实验证明,通过IWM学习,可以控制所学表示的抽象级别,能够学习到如对比学习方法中的不变表示,或如遮蔽图像建模的等变表示。

核心方法

IWM建模框架JEPA(Joint-Embedding Predictive Architecture)的核心在于学习一个通过预测来利用世界模型的能力,包括以下方面:

  • 条件设置:通过为预测器提供关于目标的几何信息(例如屏蔽tokens)和变换参数ax→y进行调整。
  • 预测难度:通过使用数据增强来创建目标和源视图,增加了预测的复杂性。
  • 容量:确定了深度的预测器模型以学习适当的变换,以此学习强大的世界模型。

作者通过多种实验测量了这些构建一个强大IWM的关键要素,从而在表示学习中实现良好的性能。

实验说明

以下是对该文中所提方法的实验性能比较的一个展示:

方法 Epochs 无预测器 固定编码器微调预测器 端到端
MAE 300 82.7 82.4 83.3
I-JEPA 300 83.0 82.0 82.0(预训练)
IWMInv (12,384) 300 83.3 82.7 83.3(预训练)
IWMEqui (18,384) 300 82.9 84.4 84.4(预训练)

实验中使用ImageNet进行评估,对比拉动MAE、I-JEPA等方法,以及对IWM的不变和等变世界模型的表现。从表中可以看出,良好的IWM在固定编码器的情况下微调预测器可以达到相当甚至超过单纯微调编码器的性能。

此外,作者还探索了多任务预测器微调,即预测器可以被微调应用于多个任务上,而且综合性能没有明显下降。这展示了世界模型的通用性和适用性。

结论

本文提出了图像世界模型IWM作为学习自监督视觉表示的新框架。考虑到世界模型条件设置、预测任务的复杂性和预测器的容量都对学习性能有显著影响,作者提出不抛弃在表示学习中学到的世界模型,而是在下游任务中进一步利用微调。实验证明该方法在多项视觉任务中表现良好,为自监督视觉表示学习提供了新的方向。

相关推荐
IT_Octopus5 分钟前
AI工程pytorch小白TorchServe部署模型服务
人工智能·pytorch·python
果冻人工智能10 分钟前
AI军备竞赛:我们是不是正在造一个无法控制的神?
人工智能
暴龙胡乱写博客15 分钟前
OpenCV---图像预处理(四)
人工智能·opencv·计算机视觉
程序员辣条23 分钟前
深度测评 RAG 应用评估框架:指标最全面的 RAGas
人工智能·程序员
curdcv_po24 分钟前
字节跳动Trae:一款革命性的免费AI编程工具完全评测
人工智能·trae
程序员辣条25 分钟前
为什么需要提示词工程?什么是提示词工程(prompt engineering)?为什么需要提示词工程?收藏我这一篇就够了!
人工智能·程序员·产品经理
孔令飞29 分钟前
Go:终于有了处理未定义字段的实用方案
人工智能·云原生·go
清流君42 分钟前
【MySQL】数据库 Navicat 可视化工具与 MySQL 命令行基本操作
数据库·人工智能·笔记·mysql·ue5·数字孪生
Blossom.1181 小时前
人工智能在智能家居中的应用与发展
人工智能·深度学习·机器学习·智能家居·vr·虚拟现实·多模态融合
biter00881 小时前
ubuntu(28):ubuntu系统多版本conda和多版本cuda共存
linux·人工智能·ubuntu·conda