对比学习导致学习嵌入式嵌入式的质量的大量改进，以获得图像分类等任务。然而，现有对比增强方法的关键缺陷是它们可能导致图像内容的修改，其可以产生不希望的其语义的改变。这可能会影响模型对下游任务的性能。因此，在本文中，我们询问我们是否可以在对比学学习中增强图像数据，使得保留图像的任务相关的语义内容。为此目的，我们建议利用基于显着性的解释方法来创建用于对比学习的内容保留掩蔽增强。我们的小说解释驱动的监督对比学习（Excon）方法批判性地满足了鼓励附近图像嵌入的双重目标，以具有类似的内容和解释。为了量化Excon的影响，我们对CiFar-100和微小的想象特数据集进行实验。我们证明，在分类转移的背景下，Excon优于对分类，解释质量，对抗性的鲁棒性以及模型的概率预测的校准来监督对比学习。

Contrastive learning applied to self-supervised representation learning has seen a resurgence in recent years, leading to state of the art performance in the unsupervised training of deep image models. Modern batch contrastive approaches subsume or significantly outperform traditional contrastive losses such as triplet, max-margin and the N-pairs loss. In this work, we extend the self-supervised batch contrastive approach to the fully-supervised setting, allowing us to effectively leverage label information. Clusters of points belonging to the same class are pulled together in embedding space, while simultaneously pushing apart clusters of samples from different classes. We analyze two possible versions of the supervised contrastive (SupCon) loss, identifying the best-performing formulation of the loss. On ResNet-200, we achieve top-1 accuracy of 81.4% on the Ima-geNet dataset, which is 0.8% above the best number reported for this architecture. We show consistent outperformance over cross-entropy on other datasets and two ResNet variants. The loss shows benefits for robustness to natural corruptions, and is more stable to hyperparameter settings such as optimizers and data augmentations. Our loss function is simple to implement and reference TensorFlow code is released at https://t.ly/supcon 1 .

对比自我监督学习（CSL）已设法匹配或超过图像和视频分类中监督学习的表现。但是，仍然未知两个学习范式引起的表示的性质是否相似。我们在对抗性鲁棒性的角度下对此进行了研究。我们对该问题的分析治疗揭示了CSL对监督学习的内在更高灵敏度。它将数据表示形式在CSL表示空间中的单位过球上的统一分布是这种现象的关键因素。我们确定这会增加模型对输入扰动的敏感性，而在培训数据中存在假阴性的情况下。我们的发现得到了对对抗性扰动和其他输入损坏的图像和视频分类的广泛实验的支持。在洞察力的基础上，我们制定了简单但有效地通过CSL培训改善模型鲁棒性的策略。我们证明，对抗攻击的CSL及其受监督的对手之间的性能差距最高可下降68％。最后，我们通过将我们的发现纳入对抗性的自我监督学习中，为强大的CSL范式做出了贡献。我们证明，在该域中的两种不同的最新方法中，平均增益约为5％。

使用超越欧几里德距离的神经网络，深入的Bregman分歧测量数据点的分歧，并且能够捕获分布的发散。在本文中，我们提出了深深的布利曼对视觉表现的对比学习的分歧，我们的目标是通过基于功能Bregman分歧培训额外的网络来提高自我监督学习中使用的对比损失。与完全基于单点之间的分歧的传统对比学学习方法相比，我们的框架可以捕获分布之间的发散，这提高了学习表示的质量。我们展示了传统的对比损失和我们提出的分歧损失优于基线的结合，并且最先前的自我监督和半监督学习的大多数方法在多个分类和对象检测任务和数据集中。此外，学习的陈述在转移到其他数据集和任务时概括了良好。源代码和我们的型号可用于补充，并将通过纸张释放。

This paper presents SimCLR: a simple framework for contrastive learning of visual representations. We simplify recently proposed contrastive selfsupervised learning algorithms without requiring specialized architectures or a memory bank. In order to understand what enables the contrastive prediction tasks to learn useful representations, we systematically study the major components of our framework. We show that (1) composition of data augmentations plays a critical role in defining effective predictive tasks, (2) introducing a learnable nonlinear transformation between the representation and the contrastive loss substantially improves the quality of the learned representations, and (3) contrastive learning benefits from larger batch sizes and more training steps compared to supervised learning. By combining these findings, we are able to considerably outperform previous methods for self-supervised and semi-supervised learning on ImageNet. A linear classifier trained on self-supervised representations learned by Sim-CLR achieves 76.5% top-1 accuracy, which is a 7% relative improvement over previous state-ofthe-art, matching the performance of a supervised ResNet-50. When fine-tuned on only 1% of the labels, we achieve 85.8% top-5 accuracy, outperforming AlexNet with 100× fewer labels. 1

通过对比学习，自我监督学习最近在视觉任务中显示了巨大的潜力，这旨在在数据集中区分每个图像或实例。然而，这种情况级别学习忽略了实例之间的语义关系，有时不希望地从语义上类似的样本中排斥锚，被称为“假否定”。在这项工作中，我们表明，对于具有更多语义概念的大规模数据集来说，虚假否定的不利影响更为重要。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖的自我监督的对比学习框架，逐步地检测并明确地去除假阴性样本。具体地，在训练过程之后，考虑到编码器逐渐提高，嵌入空间变得更加语义结构，我们的方法动态地检测增加的高质量假否定。接下来，我们讨论两种策略，以明确地在对比学习期间明确地消除检测到的假阴性。广泛的实验表明，我们的框架在有限的资源设置中的多个基准上表现出其他自我监督的对比学习方法。

尽管最近通过剩余网络的代表学习中的自我监督方法取得了进展，但它们仍然对ImageNet分类基准进行了高度的监督学习，限制了它们在性能关键设置中的适用性。在MITROVIC等人的现有理论上洞察中建立2021年，我们提出了RELICV2，其结合了明确的不变性损失，在各种适当构造的数据视图上具有对比的目标。 Relicv2在ImageNet上实现了77.1％的前1个分类准确性，使用线性评估使用Reset50架构和80.6％，具有较大的Reset型号，优于宽边缘以前的最先进的自我监督方法。最值得注意的是，RelicV2是使用一系列标准Reset架构始终如一地始终优先于类似的对比较中的监督基线的第一个表示学习方法。最后，我们表明，尽管使用Reset编码器，Relicv2可与最先进的自我监控视觉变压器相媲美。

自我监督的视觉学习彻底改变了深度学习，成为域中的下一个重大挑战，并通过大型计算机视觉基准的监督方法迅速缩小了差距。随着当前的模型和培训数据成倍增长，解释和理解这些模型变得关键。我们研究了视力任务的自我监督学习领域中可解释的人工智能的问题，并提出了了解经过自学训练的网络及其内部工作的方法。鉴于自我监督的视觉借口任务的巨大多样性，我们缩小了对理解范式的关注，这些范式从同一图像的两种观点中学习，主要是旨在了解借口任务。我们的工作重点是解释相似性学习，并且很容易扩展到所有其他借口任务。我们研究了两个流行的自我监督视觉模型：Simclr和Barlow Twins。我们总共开发了六种可视化和理解这些模型的方法：基于扰动的方法（条件闭塞，上下文无形的条件闭塞和成对的闭塞），相互作用-CAM，特征可视化，模型差异可视化，平均变换和像素无形。最后，我们通过将涉及单个图像的监督图像分类系统量身定制的众所周知的评估指标来评估这些解释，并将其涉及两个图像的自我监督学习领域。代码为：https：//github.com/fawazsammani/xai-ssl

从积极和未标记的（PU）数据中学习是一种设置，学习者只能访问正面和未标记的样本，而没有关于负面示例的信息。这种PU环境在各种任务中非常重要，例如医学诊断，社交网络分析，金融市场分析和知识基础完成，这些任务也往往本质上是不平衡的，即大多数示例实际上是负面的。但是，大多数现有的PU学习方法仅考虑人工平衡的数据集，目前尚不清楚它们在不平衡和长尾数据分布的现实情况下的表现如何。本文提议通过强大而有效的自我监督预处理来应对这一挑战。但是，培训传统的自我监督学习方法使用高度不平衡的PU分布需要更好的重新重新制定。在本文中，我们提出\ textit {Impulses}，这是\ usewanced {im}平衡\下划线{p} osive \ unesive \ usepline {u} nlabeLed \ underline {l}的统一表示的学习框架{p}。 \下划线{s}削弱了debiase预训练。 Impulses使用大规模无监督学习的通用组合以及对比度损失和额外重新持续的PU损失的一般组合。我们在多个数据集上进行了不同的实验，以表明Impuls能够使先前最新的错误率减半，即使与先前给出的真实先验的方法相比。此外，即使在无关的数据集上进行了预处理，我们的方法也表现出对事先错误指定和卓越性能的鲁棒性。我们预计，这种稳健性和效率将使从业者更容易在其他感兴趣的PU数据集上获得出色的结果。源代码可在\ url {https://github.com/jschweisthal/impulses}中获得

在本文中，我们引入了一个新型的神经网络训练框架，该框架增加了模型对对抗性攻击的对抗性鲁棒性，同时通过将对比度学习（CL）与对抗性训练（AT）结合在一起，以保持高清洁精度。我们建议通过学习在数据增强和对抗性扰动下保持一致的特征表示来提高对对抗性攻击的模型鲁棒性。我们利用对比的学习来通过将对抗性示例视为另一个积极的例子来提高对抗性的鲁棒性，并旨在最大化数据样本的随机增强及其对抗性示例之间的相似性，同时不断更新分类头，以避免在认知解离之间分类头和嵌入空间。这种分离是由于CL将网络更新到嵌入空间的事实引起的，同时冻结用于生成新的积极对抗示例的分类头。我们在CIFAR-10数据集上验证了我们的方法，具有对抗性特征（CLAF）的对比度学习，在该数据集上，它在替代监督和自我监督的对抗学习方法上均优于强大的精度和清洁精度。

混音是一种有效的数据增强方法，它通过各自的原始数据点和标签的凸组合生成其他样品。尽管理论上依赖于数据属性，但据报道，混合效果很好地作为正规器和校准器，可以促进可靠的鲁棒性和对神经网络训练的概括。在本文中，灵感来自于使用课外样本来协助目标任务的Universum学习的启发，我们从很大程度上探索的视角进行了调查 - 生成不属于目标类别的内域样本的潜力，也就是说，大学。我们发现，在受监督的对比学习的框架内，Universum风格的混音产生了令人惊讶的高质量的艰苦负面负面因素，极大地缓解了对比度学习中对大批量大小的需求。有了这些发现，我们提出了以Universum为灵感的对比学习（UNICON），该学习结合了混合策略，以生成Unikeum数据作为G-阴性，并将其与目标类别的锚定样品分开。我们的方法不仅可以改善与硬标签的混合，而且还创新了一种新的措施来生成Universum数据。通过学习表示的线性分类器，我们的方法在CIFAR-100上实现了81.68％的TOP-1准确性，超过5％的明显差距为5％，批量较小，通常为256，在Unicon vs. 1024中，在SUPCON中使用Resnet-50。

我们介绍了代表学习（CARL）的一致分配，通过组合来自自我监督对比学习和深层聚类的思路来学习视觉表现的无监督学习方法。通过从聚类角度来看对比学习，Carl通过学习一组一般原型来学习无监督的表示，该原型用作能量锚来强制执行给定图像的不同视图被分配给相同的原型。与与深层聚类的对比学习的当代工作不同，Carl建议以在线方式学习一组一般原型，使用梯度下降，而无需使用非可微分算法或k手段来解决群集分配问题。卡尔在许多代表性学习基准中超越了竞争对手，包括线性评估，半监督学习和转移学习。

事实证明，无监督的表示学习方法在学习目标数据集的视觉语义方面有效。这些方法背后的主要思想是，同一图像的不同视图代表相同的语义。在本文中，我们进一步引入了一个附加模块，以促进对样品之间空间跨相关性的知识注入。反过来，这导致了类内部信息的提炼，包括特征级别的位置和同类实例之间的相似性。建议的附加组件可以添加到现有方法中，例如SWAV。稍后，我们可以删除用于推理的附加模块，而无需修改学识的权重。通过一系列广泛的经验评估，我们验证我们的方法在检测类激活图，TOP-1分类准确性和下游任务（例如对象检测）的情况下会提高性能，并具有不同的配置设置。

对比学习是机器学习中最快的研究领域之一，因为它可以在没有标记数据的情况下学习有用的表示。然而，对比学学习易于特征抑制，即，它可能会丢弃与感兴趣的任务相关的重要信息，并学习无关的功能。过去的工作通过消除无关信息的手工制作的数据增强解决了这一限制。然而，这种方法不适用于所有数据集和任务。此外，当一个属性可以抑制与其他属性相关的特征时，数据增强在解决多属性分类中的功能抑制中失败。在本文中，我们分析了对比学习的目标函数，并正式证明它易于特征抑制。然后，我们提出预测对比学习（PCL），一种学习对特征抑制具有鲁棒的无监督表示的框架。关键的想法是强制学习的表示来预测输入，因此防止它丢弃重要信息。广泛的实验验证PCL是否强大地对特征抑制和优于各种数据集和任务的最先进的对比学习方法。

学习概括不见于没有人类监督的有效视觉表现是一个基本问题，以便将机器学习施加到各种各样的任务。最近，分别是SIMCLR和BYOL的两个自我监督方法，对比学习和潜在自动启动的家庭取得了重大进展。在这项工作中，我们假设向这些算法添加显式信息压缩产生更好，更强大的表示。我们通过开发与条件熵瓶颈（CEB）目标兼容的SIMCLR和BYOL配方来验证这一点，允许我们衡量并控制学习的表示中的压缩量，并观察它们对下游任务的影响。此外，我们探讨了Lipschitz连续性和压缩之间的关系，显示了我们学习的编码器的嘴唇峰常数上的易触摸下限。由于Lipschitz连续性与稳健性密切相关，这为什么压缩模型更加强大提供了新的解释。我们的实验证实，向SIMCLR和BYOL添加压缩显着提高了线性评估精度和模型鲁棒性，跨各种域移位。特别是，Byol的压缩版本与Reset-50的ImageNet上的76.0％的线性评估精度达到了76.0％的直线评价精度，并使用Reset-50 2x的78.8％。

对比性自我监督学习（CSL）是一种实用解决方案，它以无监督的方法从大量数据中学习有意义的视觉表示。普通的CSL将从神经网络提取的特征嵌入到特定的拓扑结构上。在训练进度期间，对比度损失将同一输入的不同视图融合在一起，同时将不同输入分开的嵌入。 CSL的缺点之一是，损失项需要大量的负样本才能提供更好的相互信息理想。但是，通过较大的运行批量大小增加负样本的数量也增强了错误的负面影响：语义上相似的样品与锚分开，因此降低了下游性能。在本文中，我们通过引入一个简单但有效的对比学习框架来解决这个问题。关键的见解是使用暹罗风格的度量损失来匹配原型内特征，同时增加了原型间特征之间的距离。我们对各种基准测试进行了广泛的实验，其中结果证明了我们方法在提高视觉表示质量方面的有效性。具体而言，我们使用线性探针的无监督预训练的Resnet-50在Imagenet-1K数据集上超过了受访的训练有素的版本。

自我监督学习的最新进展证明了多种视觉任务的有希望的结果。高性能自我监督方法中的一个重要成分是通过培训模型使用数据增强，以便在嵌入空间附近的相同图像的不同增强视图。然而，常用的增强管道整体地对待图像，忽略图像的部分的语义相关性-e.g。主题与背景 - 这可能导致学习杂散相关性。我们的工作通过调查一类简单但高度有效的“背景增强”来解决这个问题，这鼓励模型专注于语义相关内容，劝阻它们专注于图像背景。通过系统的调查，我们表明背景增强导致在各种任务中跨越一系列最先进的自我监督方法（MOCO-V2，BYOL，SWAV）的性能大量改进。 $ \ SIM $ + 1-2％的ImageNet收益，使得与监督基准的表现有关。此外，我们发现有限标签设置的改进甚至更大（高达4.2％）。背景技术增强还改善了许多分布换档的鲁棒性，包括天然对抗性实例，想象群-9，对抗性攻击，想象成型。我们还在产生了用于背景增强的显着掩模的过程中完全无监督的显着性检测进展。

We introduce Bootstrap Your Own Latent (BYOL), a new approach to self-supervised image representation learning. BYOL relies on two neural networks, referred to as online and target networks, that interact and learn from each other. From an augmented view of an image, we train the online network to predict the target network representation of the same image under a different augmented view. At the same time, we update the target network with a slow-moving average of the online network. While state-of-the art methods rely on negative pairs, BYOL achieves a new state of the art without them. BYOL reaches 74.3% top-1 classification accuracy on ImageNet using a linear evaluation with a ResNet-50 architecture and 79.6% with a larger ResNet. We show that BYOL performs on par or better than the current state of the art on both transfer and semi-supervised benchmarks. Our implementation and pretrained models are given on GitHub. 3 * Equal contribution; the order of first authors was randomly selected.

蒙面图像建模（MIM）在各种视觉任务上取得了令人鼓舞的结果。但是，学到的表示形式的有限可区分性表现出来，使一个更强大的视力学习者还有很多值得一试。为了实现这一目标，我们提出了对比度蒙面的自动编码器（CMAE），这是一种新的自我监督的预训练方法，用于学习更全面和有能力的视觉表示。通过详细统一的对比度学习（CL）和掩盖图像模型（MIM），CMAE利用了它们各自的优势，并以强大的实例可辨别性和局部的可感知来学习表示形式。具体而言，CMAE由两个分支组成，其中在线分支是不对称的编码器编码器，而目标分支是动量更新的编码器。在培训期间，在线编码器从蒙面图像的潜在表示中重建了原始图像，以学习整体特征。馈送完整图像的目标编码器通过其在线学习通过对比度学习增强了功能可区分性。为了使CL与MIM兼容，CMAE引入了两个新组件，即用于生成合理的正视图和特征解码器的像素移位，以补充对比度对的特征。多亏了这些新颖的设计，CMAE可以有效地提高了MIM对应物的表示质量和转移性能。 CMAE在图像分类，语义分割和对象检测的高度竞争基准上实现了最先进的性能。值得注意的是，CMAE-BASE在Imagenet上获得了$ 85.3 \％$ $ TOP-1的准确性和$ 52.5 \％$ MIOU的ADE20K，分别超过了$ 0.7 \％\％$ $和$ 1.8 \％$ $。代码将公开可用。

自我监督的代表学习使对比学习的进步推动了显着的跨利赛，这旨在学习嵌入附近积极投入对的转变，同时推动负对的对。虽然可以可靠地生成正对（例如，作为相同图像的不同视图），但是难以准确地建立负对对，定义为来自不同图像的样本，而不管它们的语义内容或视觉功能如何。对比学习中的一个基本问题正在减轻假底片的影响。对比假否定引起了两个代表学习的关键问题：丢弃语义信息和缓慢的收敛。在本文中，我们提出了识别错误否定的新方法，以及减轻其效果的两种策略，即虚假的消极消除和吸引力，同时系统地执行严格的评估，详细阐述了这个问题。我们的方法表现出对基于对比学习的方法的一致性改进。没有标签，我们在想象中的1000个语义课程中识别出具有40％的精度，并且在使用1％标签的FINETUNING时，在先前最先进的最先进的前1个精度的绝对提高5.8％的绝对提高。我们的代码可在https://github.com/gogle-research/fnc上获得。