语义细分（CISS）的课堂学习学习目前是一个经过深入研究的领域，旨在通过依次学习新的语义类别来更新语义分割模型。 CISS中的一个主要挑战是克服灾难性遗忘的影响，这描述了在模型接受新的一组课程培训之后，先前学习的类的准确性突然下降。尽管在减轻灾难性遗忘方面取得了最新进展，但在CISS中特别遗忘的根本原因尚未得到很好的理解。因此，在一组实验和代表性分析中，我们证明了背景类别的语义转移和对新类别的偏见是忘记CISS的主要原因。此外，我们表明两者都在网络的更深层分类层中表现出来，而模型的早期层没有影响。最后，我们证明了如何利用背景中包含的信息在知识蒸馏和无偏见的跨透镜损失的帮助下有效地减轻两种原因。

语义分割（CSS）的持续学习是一个快速新兴的领域，其中分割模型的功能通过学习新类或新域而逐渐改善。持续学习中的一个核心挑战是克服灾难性遗忘的影响，这是指在模型对新类或领域进行培训后，准确性突然下降了先前学习的任务。在持续分类中，通常通过重播以前任务中的少量样本来克服这种挑战，但是在CSS中很少考虑重播。因此，我们研究了各种重播策略对语义细分的影响，并在类和域内的环境中评估它们。我们的发现表明，在课堂开发环境中，至关重要的是，对于缓冲区中不同类别的不同类别的分布至关重要，以避免对新学习的班级产生偏见。在域内营养设置中，通过从学习特征表示的分布或通过中位熵选择样品来选择缓冲液样品是最有效的。最后，我们观察到，有效的抽样方法有助于减少早期层中的表示形式的变化，这是忘记域内收入学习的主要原因。

持续深度学习的领域是一个新兴领域，已经取得了很多进步。但是，同时仅根据图像分类的任务进行了大多数方法，这在智能车辆领域无关。直到最近才提出了班级开展语义分割的方法。但是，所有这些方法都是基于某种形式的知识蒸馏。目前，尚未对基于重播的方法进行调查，这些方法通常在连续的环境中用于对象识别。同时，尽管无监督的语义分割的域适应性获得了很多吸引力，但在持续环境中有关域内收入学习的调查并未得到充分研究。因此，我们工作的目的是评估和调整已建立的解决方案，以连续对象识别语义分割任务，并为连续语义分割的任务提供基线方法和评估协议。首先，我们介绍了类和域内的分割的评估协议，并分析了选定的方法。我们表明，语义分割变化的任务的性质在减轻与图像分类相比最有效的方法中最有效。特别是，在课堂学习中，学习知识蒸馏被证明是至关重要的工具，而在域内，学习重播方法是最有效的方法。

Class-Incremental Learning is a challenging problem in machine learning that aims to extend previously trained neural networks with new classes. This is especially useful if the system is able to classify new objects despite the original training data being unavailable. While the semantic segmentation problem has received less attention than classification, it poses distinct problems and challenges since previous and future target classes can be unlabeled in the images of a single increment. In this case, the background, past and future classes are correlated and there exist a background-shift. In this paper, we address the problem of how to model unlabeled classes while avoiding spurious feature clustering of future uncorrelated classes. We propose to use Evidential Deep Learning to model the evidence of the classes as a Dirichlet distribution. Our method factorizes the problem into a separate foreground class probability, calculated by the expected value of the Dirichlet distribution, and an unknown class (background) probability corresponding to the uncertainty of the estimate. In our novel formulation, the background probability is implicitly modeled, avoiding the feature space clustering that comes from forcing the model to output a high background score for pixels that are not labeled as objects. Experiments on the incremental Pascal VOC, and ADE20k benchmarks show that our method is superior to state-of-the-art, especially when repeatedly learning new classes with increasing number of increments.

深度神经网络在学习新任务时遭受灾难性遗忘的主要限制。在本文中，我们专注于语义细分中的课堂持续学习，其中新类别随着时间的推移，而在未保留以前的训练数据。建议的持续学习方案塑造了潜在的空间来减少遗忘，同时提高了对新型课程的识别。我们的框架是由三种新的组件驱动，我们还毫不费力地结合现有的技术。首先，匹配的原型匹配在旧类上强制执行潜在空间一致性，约束编码器在后续步骤中为先前看到的类生成类似的潜在潜在表示。其次，特征稀疏性允许在潜在空间中腾出空间以容纳新型课程。最后，根据他们的语义，在统一的同时撕裂不同类别的语义，对形成对比的学习。对Pascal VOC2012和ADE20K数据集的广泛评估展示了我们方法的有效性，显着优于最先进的方法。

本文介绍了类增量语义分割（CISS）问题的固态基线。虽然最近的CISS算法利用了知识蒸馏（KD）技术的变体来解决问题，但他们未能充分解决CISS引起灾难性遗忘的关键挑战;背景类的语义漂移和多标签预测问题。为了更好地解决这些挑战，我们提出了一种新方法，被称为SSUL-M（具有内存的未知标签的语义分割），通过仔细组合为语义分割量身定制的技术。具体来说，我们要求三项主要贡献。 （1）在背景课程中定义未知的类，以帮助学习未来的课程（帮助可塑性），（2）冻结骨干网以及与二进制交叉熵丢失和伪标签的跨熵丢失的分类器，以克服灾难性的遗忘（帮助稳定）和（3）首次利用微小的示例存储器在CISS中提高可塑性和稳定性。广泛进行的实验表明了我们的方法的有效性，而不是标准基准数据集上最近的最新的基线的性能明显更好。此外，与彻底的消融分析有关我们对彻底消融分析的贡献，并与传统的类增量学习针对分类相比，讨论了CISS问题的不同自然。官方代码可在https://github.com/clovaai/ssul获得。

Continually learning to segment more and more types of image regions is a desired capability for many intelligent systems. However, such continual semantic segmentation suffers from the same catastrophic forgetting issue as in continual classification learning. While multiple knowledge distillation strategies originally for continual classification have been well adapted to continual semantic segmentation, they only consider transferring old knowledge based on the outputs from one or more layers of deep fully convolutional networks. Different from existing solutions, this study proposes to transfer a new type of information relevant to knowledge, i.e. the relationships between elements (Eg. pixels or small local regions) within each image which can capture both within-class and between-class knowledge. The relationship information can be effectively obtained from the self-attention maps in a Transformer-style segmentation model. Considering that pixels belonging to the same class in each image often share similar visual properties, a class-specific region pooling is applied to provide more efficient relationship information for knowledge transfer. Extensive evaluations on multiple public benchmarks support that the proposed self-attention transfer method can further effectively alleviate the catastrophic forgetting issue, and its flexible combination with one or more widely adopted strategies significantly outperforms state-of-the-art solutions.

人类智慧的主食是以不断的方式获取知识的能力。在Stark对比度下，深网络忘记灾难性，而且为此原因，类增量连续学习促进方法的子字段逐步学习一系列任务，将顺序获得的知识混合成综合预测。这项工作旨在评估和克服我们以前提案黑暗体验重播（Der）的陷阱，这是一种简单有效的方法，将排练和知识蒸馏结合在一起。灵感来自于我们的思想不断重写过去的回忆和对未来的期望，我们赋予了我的能力，即我的能力来修改其重播记忆，以欢迎有关过去数据II的新信息II）为学习尚未公开的课程铺平了道路。我们表明，这些策略的应用导致了显着的改进;实际上，得到的方法 - 被称为扩展-DAR（X-DER） - 优于标准基准（如CiFar-100和MiniimAgeNet）的技术状态，并且这里引入了一个新颖的。为了更好地了解，我们进一步提供了广泛的消融研究，以证实并扩展了我们以前研究的结果（例如，在持续学习设置中知识蒸馏和漂流最小值的价值）。

虽然现有的语义分割方法实现令人印象深刻的结果，但它们仍然努力将其模型逐步更新，因为新类别被发现。此外，逐个像素注释昂贵且耗时。本文提出了一种新颖的对语义分割学习弱增量学习的框架，旨在学习从廉价和大部分可用的图像级标签进行新课程。与现有的方法相反，需要从下线生成伪标签，我们使用辅助分类器，用图像级标签培训并由分段模型规范化，在线获取伪监督并逐步更新模型。我们通过使用由辅助分类器生成的软标签来应对过程中的内在噪声。我们展示了我们对Pascal VOC和Coco数据集的方法的有效性，表现出离线弱监督方法，并获得了具有全面监督的增量学习方法的结果。

持续学习旨在通过以在线学习方式利用过去获得的知识，同时能够在所有以前的任务上表现良好，从而学习一系列任务，这对人工智能（AI）系统至关重要，因此持续学习与传统学习模式相比，更适合大多数现实和复杂的应用方案。但是，当前的模型通常在每个任务上的类标签上学习一个通用表示基础，并选择有效的策略来避免灾难性的遗忘。我们假设，仅从获得的知识中选择相关且有用的零件比利用整个知识更有效。基于这一事实，在本文中，我们提出了一个新框架，名为“选择相关的在线持续学习知识（SRKOCL），该框架结合了一种额外的有效频道注意机制，以选择每个任务的特定相关知识。我们的模型还结合了经验重播和知识蒸馏，以避免灾难性的遗忘。最后，在不同的基准上进行了广泛的实验，竞争性实验结果表明，我们提出的SRKOCL是针对最先进的承诺方法。

Data-Free Class Incremental Learning (DFCIL) aims to sequentially learn tasks with access only to data from the current one. DFCIL is of interest because it mitigates concerns about privacy and long-term storage of data, while at the same time alleviating the problem of catastrophic forgetting in incremental learning. In this work, we introduce robust saliency guidance for DFCIL and propose a new framework, which we call RObust Saliency Supervision (ROSS), for mitigating the negative effect of saliency drift. Firstly, we use a teacher-student architecture leveraging low-level tasks to supervise the model with global saliency. We also apply boundary-guided saliency to protect it from drifting across object boundaries at intermediate layers. Finally, we introduce a module for injecting and recovering saliency noise to increase robustness of saliency preservation. Our experiments demonstrate that our method can retain better saliency maps across tasks and achieve state-of-the-art results on the CIFAR-100, Tiny-ImageNet and ImageNet-Subset DFCIL benchmarks. Code will be made publicly available.

解释通常被认为是黑匣子的深神经网络的行为，尤其是当它们在人类生活的各个方面被采用时。借助可解释的机器学习的优势（可解释的ML），本文提出了一种名为灾难性遗忘的解剖器（或CFD）的新颖工具，以解释在持续学习环境中的灾难性遗忘。我们还根据我们的工具的观测值介绍了一种称为关键冻结的新方法。关于重新系统的实验表达了如何发生灾难性遗忘，尤其是表明该著名网络的哪些组成部分正在忘记。我们的新持续学习算法通过大量余量击败了各种最近的技术，证明了调查的能力。批判性冻结不仅攻击灾难性的遗忘，而且揭示了解释性。

Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.

虽然灾难性遗忘的概念是直截了当的，但缺乏对其原因的研究。在本文中，我们系统地探索并揭示了课堂增量学习中灾难性遗忘的三个原因（CIL）。从代表学习的角度来看，（i）当学习者未能正确对准相同相位数据时，逐步忘记在训练所得和（ii）当学习者混淆当前相数据时发生相互相互混淆上一阶段。从特定于任务特定的角度来看，CIL模型遭受了（iii）分类器偏差的问题。在调查现有策略后，我们观察到缺乏关于如何防止相互局部混淆的研究。要启动对该具体问题的研究，我们提出了一种简单但有效的框架，CIL（C4IL）的对比阶级浓度。我们的框架利用了对比度学习的阶级集中效应，产生了具有更好的级别的紧凑性和阶级间可分离的表示分布。经验上，我们观察到C4IL显着降低了相互相连的概率，并且结果提高了多个数据集的多个CIL设置的性能。

Artificial neural networks thrive in solving the classification problem for a particular rigid task, acquiring knowledge through generalized learning behaviour from a distinct training phase. The resulting network resembles a static entity of knowledge, with endeavours to extend this knowledge without targeting the original task resulting in a catastrophic forgetting. Continual learning shifts this paradigm towards networks that can continually accumulate knowledge over different tasks without the need to retrain from scratch. We focus on task incremental classification, where tasks arrive sequentially and are delineated by clear boundaries. Our main contributions concern (1) a taxonomy and extensive overview of the state-of-the-art; (2) a novel framework to continually determine the stability-plasticity trade-off of the continual learner; (3) a comprehensive experimental comparison of 11 state-of-the-art continual learning methods and 4 baselines. We empirically scrutinize method strengths and weaknesses on three benchmarks, considering Tiny Imagenet and large-scale unbalanced iNaturalist and a sequence of recognition datasets. We study the influence of model capacity, weight decay and dropout regularization, and the order in which the tasks are presented, and qualitatively compare methods in terms of required memory, computation time and storage.

预训练的代表是现代深度学习成功的关键要素之一。但是，现有的关于持续学习方法的作品主要集中在从头开始逐步学习学习模型。在本文中，我们探讨了一个替代框架，以逐步学习，我们不断从预训练的表示中微调模型。我们的方法利用了预训练的神经网络的线性化技术来进行简单有效的持续学习。我们表明，这使我们能够设计一个线性模型，其中将二次参数正则方法作为最佳持续学习策略，同时享受神经网络的高性能。我们还表明，所提出的算法使参数正则化方法适用于类新问题。此外，我们还提供了一个理论原因，为什么在接受跨凝结损失训练的神经网络上，现有的参数空间正则化算法（例如EWC表现不佳）。我们表明，提出的方法可以防止忘记，同时在图像分类任务上实现高连续的微调性能。为了证明我们的方法可以应用于一般的持续学习设置，我们评估了我们在数据收入，任务收入和课堂学习问题方面的方法。

我们研究了类新型小说类发现的新任务（class-incd），该任务是指在未标记的数据集中发现新型类别的问题，该问题通过利用已在包含脱节的标签数据集上训练的预训练的模型，该模型已受过培训但是相关类别。除了发现新颖的课程外，我们还旨在维护模型识别先前看到的基本类别的能力。受到基于彩排的增量学习方法的启发，在本文中，我们提出了一种新颖的方法，以防止通过共同利用基类功能原型和特征级知识蒸馏来忘记对基础类的过去信息。我们还提出了一种自我训练的聚类策略，该策略同时将新颖的类别簇簇，并为基础和新颖类培训共同分类器。这使得我们的方法能够在课堂内设置中运行。我们的实验以三个共同的基准进行，表明我们的方法显着优于最先进的方法。代码可从https://github.com/oatmealliu/class-incd获得

We motivate Energy-Based Models (EBMs) as a promising model class for continual learning problems. Instead of tackling continual learning via the use of external memory, growing models, or regularization, EBMs change the underlying training objective to cause less interference with previously learned information. Our proposed version of EBMs for continual learning is simple, efficient, and outperforms baseline methods by a large margin on several benchmarks. Moreover, our proposed contrastive divergence-based training objective can be combined with other continual learning methods, resulting in substantial boosts in their performance. We further show that EBMs are adaptable to a more general continual learning setting where the data distribution changes without the notion of explicitly delineated tasks. These observations point towards EBMs as a useful building block for future continual learning methods.

最近的自我监督学习方法能够学习高质量的图像表示，并通过监督方法关闭差距。但是，这些方法无法逐步获取新的知识 - 事实上，它们实际上主要仅用为具有IID数据的预训练阶段。在这项工作中，我们在没有额外的记忆或重放的情况下调查持续学习制度的自我监督方法。为防止忘记以前的知识，我们提出了功能正规化的使用。我们将表明，朴素的功能正则化，也称为特征蒸馏，导致可塑性的低可塑性，因此严重限制了连续的学习性能。为了解决这个问题，我们提出了预测的功能正则化，其中一个单独的投影网络确保新学习的特征空间保留了先前的特征空间的信息，同时允许学习新功能。这使我们可以防止在保持学习者的可塑性时忘记。针对应用于自我监督的其他增量学习方法的评估表明我们的方法在不同场景和多个数据集中获得竞争性能。

先前的关于自我监督预训练的研究重点是联合培训方案，在该场景中，假定大量未标记的数据一次性地将其作为输入，只有那时才受过培训的学习者。不幸的是，这种问题设置通常是不切实际的，即使不是不可行的，因为许多现实世界的任务依赖于顺序学习，例如，数据是以流方式分散或收集的。在本文中，我们对通过流数据进行了对自我监督的预训练进行了首次彻底而专门的研究，旨在阐明这种被忽视的设置下的模型行为。具体而言，我们在来自ImageNet和域内的四类预训练流数据数据上预先培训超过500个模型，并在三种类型的下游任务和12个不同的下游数据集上对其进行评估。我们的研究表明，以某种方式超出了我们的期望，通过简单的数据重播或参数正则化，顺序的自我监督预训练的预训练证明是联合预训练的有效替代方法，因为前者的性能主要与这些培训相同后者。此外，灾难性的遗忘是顺序监督学习中的一个常见问题，在顺序的自学学习（SSL）中得到了极大的缓解，这是通过我们对损失景观中最小值的表示和敏锐度的全面经验分析来很好地证明的。因此，我们的发现表明，在实践中，对于SSL，可以主要通过顺序学习来代替繁琐的联合培训，这反过来又可以更广泛的潜在应用方案。