論文の概要: Online Learning via Learned Latent Bayesian Tracking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.31559v2
- Date: Mon, 28 Sep 2026 19:59:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:46.550447
- Title: Online Learning via Learned Latent Bayesian Tracking
- Title(参考訳): 学習型潜在ベイズ追跡によるオンライン学習
- Abstract要約: 非定常環境でのオンライン学習は、厳密な計算制約の下でストリーミングデータから迅速に適応するモデルを必要とする。
ベイズフィルタを現代のディープモデルに直接適用することは、パラメータ空間の高次元性のために計算的に禁止される。
低次元の潜在状態空間モデルをオフラインで学習するメタラーニングフレームワークであるAdaptive Update through Representation Adaptation (AURA)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 65.95566279685426
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Online learning in non-stationary environments requires models to adapt rapidly from streaming data under strict computational constraints. A principled approach casts online learning as Bayesian state tracking, where model parameters are updated sequentially via Bayesian filtering. However, applying Bayesian filters directly to modern deep models is computationally prohibitive due to the high dimensionality of parameter space, forcing existing methods to rely on restrictive approximations or manually designed low-dimensional subspaces. In this work, we identify the absence of a suitable low-dimensional dynamical representation as the core bottleneck in Bayesian filtering-based online learning. Accordingly, we propose Adaptive Update through Representation Adaptation (AURA), a meta-learning framework that learns offline a low-dimensional latent state-space model governing the evolution of optimal model parameters under distribution shift. Online adaptation is then performed via extended Kalman filtering in this learned latent space followed by reconstruction of the full model parameters through a learned lifting map, enabling efficient single-step online adaptation while preserving model expressiveness. Evaluated on online adaptation of neural wireless receivers under time-varying channels and on non-stationary image classification, AURA shows substantial improvements in adaptation speed, accuracy, and computational efficiency over existing online learning and Bayesian filtering baselines, demonstrating that an adaptation-aware latent geometry is beneficial for effective Bayesian online learning in high-dimensional models.
- Abstract(参考訳): 非定常環境でのオンライン学習は、厳密な計算制約の下でストリーミングデータから迅速に適応するモデルを必要とする。
原則化されたアプローチでは、オンライン学習をベイジアン状態追跡(Bayesian state tracking)として、モデルパラメータをベイジアンフィルタリング(Bayesian filtering)を通じて逐次更新する。
しかし、ベイズフィルタを現代のディープモデルに直接適用することは、パラメータ空間の高次元性のために計算的に禁止され、既存の手法は制限的近似や手動で設計された低次元部分空間に頼らざるを得なくなった。
本研究では,ベイジアンフィルタリングに基づくオンライン学習において,適切な低次元動的表現が欠如していることを明らかにする。
そこで我々は,適応更新(Adaptive Update through Representation Adaptation, AURA)を提案する。これは,分散シフトの下で最適なモデルパラメータの進化を管理する低次元潜在状態空間モデルをオフラインで学習するメタラーニングフレームワークである。
オンライン適応は、学習された潜在空間における拡張Kalmanフィルタを通して実行され、学習されたリフトマップを通して完全なモデルパラメータを再構成し、モデル表現性を維持しながら効率的な単一ステップオンライン適応を可能にする。
AURAは、時変チャネル下でのニューラル無線受信機のオンライン適応と静止画像分類に基づいて、既存のオンライン学習やベイズフィルタリングベースラインよりも適応速度、精度、計算効率を大幅に改善し、適応対応の潜時幾何学が高次元モデルにおける効果的なベイズオンライン学習に有用であることを実証した。
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