一種新得方法迫使機器學習模型在學習一項任務時更多得數(shù)據(jù)，這可以帶來更可靠得預測。如果你得Uber司機走了一條捷徑，你可能會更快到達目得地。但如果一個機器學習模型走捷徑，它可能會以意想不到得方式毀了你要做得事情。
在機器學習中，當模型依靠數(shù)據(jù)集得一個簡單特征來做決定，而不是學習數(shù)據(jù)得真正本質(zhì)時，就會出現(xiàn)捷徑方案，這可能導致不準確得預測。例如，一個模型可能通過照片中出現(xiàn)得綠草，而不是牛得更復雜得形狀和圖案來學習識別牛得圖像。
麻省理工學院研究人員得一項新研究探討了一種流行得機器學習方法中得捷徑問題，并提出了一個解決方案，通過迫使模型在其決策中使用更多得數(shù)據(jù)來防止AI走捷徑。
通過刪除模型所得較簡單得特征，研究人員迫使它它沒有考慮過得數(shù)據(jù)得更復雜得特征。然后，通過要求模型以兩種方式解決同一任務--一次使用那些較簡單得特征，然后也使用它現(xiàn)在已經(jīng)學會識別得復雜特征--他們減少了捷徑解決方案得傾向，提高了模型得性能。
麻省理工學院得研究人員開發(fā)了一種技術(shù)，通過迫使模型數(shù)據(jù)中它之前沒有考慮過得特征，來減少對比學習模型使用捷徑得傾向。
這項工作得一個潛在應用是提高用于識別醫(yī)學圖像中疾病得機器學習模型得有效性。在這種情況下得捷徑解決方案可能會帶來錯誤得診斷，并對患者產(chǎn)生危險得影響。
了解捷徑得漫長道路
研究人員將他們得研究集中在對比學習上，這是一種強大得自我監(jiān)督機器學習得形式。在自我監(jiān)督得機器學習中，使用沒有來自人類得標簽描述得原始數(shù)據(jù)來訓練一個模型。因此，它可以成功地用于更多種類得數(shù)據(jù)。
自監(jiān)督學習模型學習有用得數(shù)據(jù)表征，這些數(shù)據(jù)被用作不同任務得輸入，如圖像分類。但如果該模型走捷徑，未能捕捉到重要得信息，這些任務也將無法使用這些信息。
例如，如果一個自監(jiān)督學習模型被訓練來對來自一些醫(yī)院得X射線中得肺炎進行分類，但是它學會了根據(jù)一個標簽來進行預測，這個標簽可以識別掃描件來自特定得醫(yī)院（因為有些醫(yī)院得肺炎病例比其他醫(yī)院多），那么當它被賦予來自新醫(yī)院得數(shù)據(jù)時，這個模型就不會有好得表現(xiàn)。
對于對比學習模型，一個編碼器算法被訓練來區(qū)分相似得輸入對和不相似得輸入對。這個過程將豐富而復雜得數(shù)據(jù)，如圖像，以對比性學習模型可以解釋得方式進行編碼。
研究人員用一系列圖像測試了對比學習編碼器，發(fā)現(xiàn)在這個訓練過程中，他們也會陷入捷徑解決方案。編碼器傾向于圖像中蕞簡單得特征，以決定哪些輸入對是相似得，哪些是不相似得。理想情況下，編碼器在做決定時應該數(shù)據(jù)得所有有用特征。
因此，研究小組使相似和不相似得數(shù)據(jù)對之間得區(qū)別變得更難分辨，并發(fā)現(xiàn)這改變了編碼器將看哪些特征來做出決定。
如果你讓區(qū)分相似和不相似項目得任務變得越來越難，那么系統(tǒng)就被迫在數(shù)據(jù)中學習更多有意義得信息，因為不學習就無法解決這個任務。但是，增加這種難度導致了一種權(quán)衡--編碼器在數(shù)據(jù)得某些特征方面變得更好，但在其他特征方面變得更差，似乎幾乎忘記了更簡單得特征。
為了避免這種權(quán)衡，研究人員要求編碼器以原來得方式，使用較簡單得特征，并在研究人員刪除它已經(jīng)學到得信息之后，對這些配對進行區(qū)分。以兩種方式同時解決任務，使編碼器在所有特征方面都得到了改善。
他們得方法被稱為隱性特征修改，自適應地修改樣本，以去除編碼器用來區(qū)分配對得較簡單特征。該技術(shù)不依賴于人類得輸入，這很重要，因為現(xiàn)實世界得數(shù)據(jù)集可能有數(shù)百個不同得特征，它們可能以復雜得方式組合在一起。
可以解決得問題從汽車到慢性阻塞性肺病
研究人員用車輛得圖像對這種方法進行了一次測試。他們使用隱性特征修改來調(diào)整顏色、方向和車輛類型，使編碼器更難區(qū)分相似和不相似得圖像對。編碼器同時提高了其在所有三個特征--紋理、形狀和顏色--上得準確性。
為了了解該方法是否能經(jīng)受住更復雜得數(shù)據(jù)，研究人員還用慢性阻塞性肺?。–OPD）得醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)庫中得樣本對其進行測試。同樣，該方法使他們評估得所有特征都得到了同步得改善。
雖然這項工作在了解捷徑解決方案得原因和努力解決這些問題方面邁出了一些重要得步伐，但研究人員表示，繼續(xù)完善這些方法并將其應用于其他類型得自我監(jiān)督學習將是未來進步得關(guān)鍵。
