論文の概要: Towards Understanding Why Mask-Reconstruction Pretraining Helps in Downstream Tasks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.03826v3
• Date: Fri, 10 Jun 2022 00:37:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-06-13 12:15:38.188212
• Title: Towards Understanding Why Mask-Reconstruction Pretraining Helps in Downstream Tasks
• Title（参考訳）: ダウンストリームタスクにおけるマスクリコンストラクション事前トレーニングがなぜ役に立つのか
• Authors: Jiachun Pan, Pan Zhou, Shuicheng Yan
• Abstract要約: Mask-Reconstruction Pretraining (MRP)はランダムにマスク入力パッチにアプローチし、オートエンコーダを介してこれらのマスクパッチの画素や意味的特徴を再構築する。 下流タスクでは、事前訓練されたエンコーダの微調整が、スクラッチから訓練された従来の教師付き学習(SL)を著しく上回っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 129.1080795985234
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: For unsupervised pretraining, mask-reconstruction pretraining (MRP) approaches randomly mask input patches and then reconstruct pixels or semantic features of these masked patches via an auto-encoder. Then for a downstream task, supervised fine-tuning the pretrained encoder remarkably surpasses the conventional supervised learning (SL) trained from scratch. However, it is still unclear 1) how MRP performs semantic learning in the pretraining phase and 2) why it helps in downstream tasks. To solve these problems, we theoretically show that on an auto-encoder of a two/one-layered convolution encoder/decoder, MRP can capture all discriminative semantics in the pretraining dataset, and accordingly show its provable improvement over SL on the classification downstream task. Specifically, we assume that pretraining dataset contains multi-view samples of ratio $1-\mu$ and single-view samples of ratio $\mu$, where multi/single-view samples has multiple/single discriminative semantics. Then for pretraining, we prove that 1) the convolution kernels of the MRP encoder captures all discriminative semantics in the pretraining data; and 2) a convolution kernel captures at most one semantic. Accordingly, in the downstream supervised fine-tuning, most semantics would be captured and different semantics would not be fused together. This helps the downstream fine-tuned network to easily establish the relation between kernels and semantic class labels. In this way, the fine-tuned encoder in MRP provably achieves zero test error with high probability for both multi-view and single-view test data. In contrast, as proved by~[3], conventional SL can only obtain a test accuracy between around $0.5\mu$ for single-view test data. These results together explain the benefits of MRP in downstream tasks. Experimental results testify to multi-view data assumptions and our theoretical implications.
• Abstract（参考訳）: 教師なし事前トレーニングでは、マスク再構成事前トレーニング(MRP)がランダムに入力パッチをマスクし、オートエンコーダを介してこれらのマスクパッチのピクセルや意味的特徴を再構成する。 そして、下流タスクでは、事前学習されたエンコーダの微調整が、スクラッチから訓練された従来の教師付き学習(sl)を大幅に上回る。 しかし、まだ不明である。 1)MRPが事前学習フェーズで意味学習を行う方法と課題 2) ダウンストリームタスクになぜ役立つのか。 これらの問題を解決するために,2層/1層畳み込みエンコーダ/デコーダの自動エンコーダにおいて,mrpはプリトレーニングデータセット内のすべての識別意味をキャプチャできることを示す。 具体的には,プレトレーニングデータセットには1-\mu$の複数ビューサンプルと1-\mu$の単一ビューサンプルが含まれていると仮定する。 事前訓練のためには 1) MRPエンコーダの畳み込みカーネルは、事前学習データ中のすべての識別的意味をキャプチャし、 2)畳み込みカーネルは、少なくとも1つの意味をキャプチャする。 したがって、下流の教師付き微調整では、ほとんどのセマンティクスはキャプチャされ、異なるセマンティクスは融合しない。 これにより、下流の微調整ネットワークは、カーネルとセマンティクスクラスラベルの関係を簡単に確立できる。 このようにして、mrpの微調整エンコーダは、マルチビューとシングルビューの両方のテストデータに対して高い確率でゼロテストエラーを実現できる。 一方、~[3]で証明されたように、従来のslはシングルビューテストデータに対して0.5\mu$程度の精度しか得られない。 これらの結果は下流タスクにおけるmrpの利点を説明するものである。 実験結果はマルチビューデータの仮定と理論的意味を検証した。

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