深度学习趋同性的量化探索：以多模态学习与联合嵌入为例
参考文献
据说是2024年最好的人工智能论文，是否有划时代的意义？
[2405.07987] The Platonic Representation Hypothesis (arxiv.org)
趋同性的量化表达
深度学习技术的普及和数据共享促进了不同神经网络之间数据表示方式的对齐，这一趋同过程可以通过多模态学习和联合嵌入空间技术中的距离测量方式来量化。具体地，不同数据形态之间的距离在联合嵌入空间中越来越相似，这可以通过最小化某种距离度量（如欧氏距离）的损失函数来实现。公式如下：
Loss = ∑ i , j ∥ Embedding ( x i ) − Embedding ( y j ) ∥ 2 \text{Loss} = \sum_{i,j} \| \text{Embedding}(x_i) - \text{Embedding}(y_j) \|^2 Loss=i,j∑∥Embedding(xi)−Embedding(yj)∥2
其中， x i x_i xi 和 y j y_j yj 分别表示来自不同模态的数据样本， Embedding ( ⋅ ) \text{Embedding}(\cdot) Embedding(⋅) 表示将数据样本映射到联合嵌入空间中的函数， ∥ ⋅ ∥ 2 \|\cdot\|^2 ∥⋅∥2 表示欧氏距离的平方。
通俗解释：
在深度学习中，我们经常需要处理来自不同模态的数据，比如文本和图像。为了让这些不同形态的数据能够在同一个空间中进行比较和计算，我们使用了多模态学习和联合嵌入空间技术。
想象一下，每个数据样本都是一个点，而联合嵌入空间就是一个大房间。我们的目标是将这些点放到房间里，让来自不同模态但相似的数据点靠得近一些，不相似的数据点则离得远一些。
为了实现这个目标，我们定义了一个损失函数，它计算了每个数据点在房间中的位置与其理想位置之间的距离。我们通过优化这个损失函数，调整数据点在房间中的位置，使得来自不同模态的相似数据点尽可能靠近。
具体来说：
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| 数据样本 | x i x_i xi 和 y j y_j yj，表示来自不同模态的数据，如文本和图像。 |
| 联合嵌入空间 | 一个共享的空间，其中不同模态的数据可以被比较和计算。 |
| 映射函数 | Embedding ( ⋅ ) \text{Embedding}(\cdot) Embedding(⋅)，将数据样本映射到联合嵌入空间中的函数。 |
| 距离度量 | ∣ ⋅ ∣ 2 |\cdot|^2 ∣⋅∣2，表示欧氏距离的平方，用于量化数据点在联合嵌入空间中的距离。 |
过程推导如下：
-
定义损失函数 ：
首先，我们定义了一个损失函数，它计算了每个数据点在联合嵌入空间中的位置与其理想位置之间的距离。这个距离是通过欧氏距离的平方来量化的。
-
优化损失函数 ：
然后，我们使用优化算法（如梯度下降）来调整数据点在联合嵌入空间中的位置，以最小化损失函数。这个过程就像是在调整房间中的点，让它们尽可能地靠近其理想位置。
-
趋同性的量化 ：
随着优化过程的进行，来自不同模态的相似数据点在联合嵌入空间中的距离会逐渐减小，而不相似的数据点之间的距离则会保持较大。这样，我们就通过量化数据点之间的距离来实现了对不同神经网络之间数据表示方式对齐的度量。
综上所述，通过多模态学习和联合嵌入空间技术中的距离测量方式，我们可以量化深度学习技术的普及和数据共享对不同神经网络之间数据表示方式对齐的促进作用。这种趋同性的量化表达有助于我们更全面地理解深度学习模型之间的相似性和差异性。