机器学习研究今年谁最火？几何深度学习成最大赢家

Posted 2022-03-08 人工智能博士

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转载于 ：量子位

机器学习今年的热门研究，会是什么？

近日，有网友在Reddit开了这么一个盘，立刻吸引了大批MLer的注意。

有人提名自监督模型，有人认为表征学习越来越受到关注，还有人认为基于物理的机器学习才是未来的方向……

然而，目前从评论区最高赞数来看，上述的这几个方向都不是“赢家”。

截至目前，获赞最多的选手是——几何深度学习。

这项技术是因Twitter首席科学家、图机器学习大牛Michael Bronstein去年发表的一篇论文走入了大众视线。

（顺带一提那篇论文有160页）

那么问题就来了：

Top人气从何而来？

几何深度学习全名Geometric Deep Learning，最早是Michael Bronstein在2016年的一篇论文中引出的一个概念。

简单来说，这是一种试图从对称性和不变性的视角出发，从几何上统一CNNs、GNNs、LSTMs、Transformers等典型架构的方法。

在高赞评论的下方，有人用一个简单的例子解释了这种“对称性”：

传统网络认为“E”和“3”是不同的，但是具有镜像对称性（或π键旋转）的网络却会认为它们是一致的。

CNN就是这样，当不变性变得可平移（或者可转换）时，右上角的3和中心的3当然就是一样的。我们希望将CNN的这种特性“推及”到其他架构上。

这就对称带来的稳定性，因为在视觉上，许多物体其实是同一个物体，会具有“这是同一个物体，只是翻转了一下”的3D几何相似性，因此很多问题都可以基于对称性得到解决。

而传统卷积网络更多地使用数据增强，如旋转，平移，翻转来补偿这一目的。

所以，几何深度学习希望几何学中的“不变群”的概念范围放得更宽，让网络除了旋转平移对称的常规操作之外，还能囊括“不变”这种操作。

比如在一段视频中，有两辆小车相向而行，无论速度如何，有无遮挡，视频的语义就是两辆小车相向行驶。

总的来说，几何深度学习既能使卷积网络更加稳定，也能更好地面对复杂度爆炸的拟合函数。

其他热门提名

除了几何深度学习这个大热门，还有不少我们熟悉的方法也进入了“提名”。

比如，在在评论区中被提及的次数最多的“民推之子”——自监督学习。

监督学习是目前机器学习领域主流的方法，而自监督学习作为一种新的学习方法，利用输入数据本身作为监督信号，从未标记的数据中学习信息表示，几乎有利于所有不同类型的下游任务。

在图像分类、语言翻译等诸多CV和NLP领域都是随处可见，LeCun也一直十分推崇这种研究方向。

△LeCun2018年演讲

也有人认为表征学习和可解释性 （interpretability）越来越受到关注。

他首先解释道，提名表征学习是因为理论深度学习领域似乎正在经历一个从“规范”问题（如深度与宽度、近似理论、动态）到更抽象问题的转变：

比如什么才是好的表示？表示的哪些属性是重要的？如何用数学的方式定义这个概念？我们如何执行它们？

可解释性与表征学习也有一定关系：如果能够理解什么是好的表现，能够在它上面强加属性，那么它就更具有可解释性。

还有提名检索、应用于强化学习上的迁移学习、多模态以及大规模语言模型上的偏好学习的：

其中的“检索”指的是从外部数据集中检索信息，就像是deepmind近期的这项实验一样。

这位帖主还提到，也可以利用检索来补救长尾问题。

有意思的是，评论区有位提名“量子机器学习”的，引来了一位搞物理的，真诚向搞AI的发问：

这玩意儿是真的有用，还是只是民科？

其实在2017年时，图灵奖得主姚期智就在一次演讲时说过“如果能够把量子计算和AI放在一起，我们可能做出连大自然都没有想到的事情。”

这是一个量子计算和机器学习交叉的的跨学科技术领域，借助于量子特性开发高性能的量子机器学习算法，从而加快或拓宽人工智能的应用场景。

不过目前还没有影响广泛的应用出现，因此楼主谨慎地回复：不了解，不过好多人说这是机器学习的最新趋势来着…….

评论区中，我们熟悉的扩散模型、联邦学习、差分算法、元学习也都有人提及。

等到了今年年底的时候，我们可以再挖坟，看看是不是真的有提名中了奖。

参考链接：
https://www.reddit.com/r/MachineLearning/comments/t04ekm/d_whats_hot_for_machine_learning_research_in_2022/

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