Decoupled Contrastive Learning 论文解读和感想

article/2025/8/5 15:29:24

本文首先提出了当前对比学习的三大痛点:
1、当前的sota方法结构都过于复杂
2、对比学习要想取得效果,必须要用大batch
3、超参敏感(个人认为这里说的超参是指数据增强方式)
然后本文以SimCLR为例,通过对对比损失的梯度进行分析,发现了导致上面2、3的原因,并且在不改变网络结果的前提下提出了一种超简洁的优化方式。

先来看SimCLR的损失,对于第i个训练样本,其loss为:
在这里插入图片描述
其中
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那么其第一个增强view的梯度为
在这里插入图片描述
其中
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由于对称性,可以很容易的推出其第二个view的梯度。
我们对 q B , i ( 1 ) q_{B,i}^{(1)} qB,i(1)进行分析,可以看出其值属于 ( 0 , 1 ) (0,1) (0,1),并且:
1、当负样本相距太远时(称之为easy negative),此时分母 U i , k U_{i,k} Ui,k会变得很小,由此被减项会趋向于1,即 q B , i ( 1 ) q_{B,i}^{(1)} qB,i(1)趋向于0
2、当正样本相距太近时(称之为easy positive),此时将上式变形为
在这里插入图片描述
可以看出整体依然趋向于0
3、当batch太小时,可以看成是无监督分类(对正负样本的二分类)任务变得过于简单,作为结果,会导致上面两张情况同时发生。
为了验证分析,作者也给出了相应的图例:
在这里插入图片描述
可以看出,当batch变太小时不仅 q B q_{B} qB的分布会趋向于0,并且其协方差也会变大,反映在模型上就是训练会变得极不稳定。
因此,想要避免这三种情况对训练的影响,可以转化成避免 q B , i ( 1 ) q_{B,i}^{(1)} qB,i(1)对梯度的影响。那么一个直接的方式就是将其直接改写成1(相当于batch→无穷的效果)。通过公式反推,作者惊奇的发现去掉 q B q_{B} qB就相当于在loss中去掉分母的第一项,因此作者提出将对比损失改写成下面形式:
在这里插入图片描述
此外为了平衡去掉这一项带来的正样本难易程度自适应问题,作者添加了一项新的权重项:
在这里插入图片描述
其中 σ \sigma σ类似于温度系数,当 σ \sigma σ→无穷时,权重项恒等于1。最终loss为:
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实验部分的话,作者虽然做了很多实验,但是归结起来就是一点,本文的对比loss要优于传统的对比loss,并且batch越小提升幅度越大:
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http://chatgpt.dhexx.cn/article/yJjkJAcI.shtml

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