迁移学习(Transfer Learning)是一种机器学习技术,其目的是利用已经在一个任务上学到的知识来改善另一个相关任务的表现。迁移学习的核心思想是,不是从零开始训练模型,而是利用之前学到的特征和模式来加速学习过程,提高性能或者减少所需的训练数据量。
典型应用场景迁移学习的一个典型应用场景是在图像分类任务中。以下是一个具体的例子:
原始任务:ImageNet 图像分类假设有一个已经训练好的深度学习模型,该模型是在 ImageNet 数据集上训练的。ImageNet 是一个大型的图像数据库,包含了数百万张带有标签的图片。这个模型已经学会了如何识别上千种不同的物体类别,因此它能够很好地提取图像中的各种特征。
目标任务:特定领域的图像分类现在,假设你想要构建一个专门用于医学影像诊断的模型,用于识别肺部X光片中的肺结节。但是,你只有几百张标注过的X光片作为训练数据,这远少于 ImageNet 数据集的数量。直接训练一个全新的深度学习模型可能会因为数据不足而导致过拟合。
这时,你可以采用迁移学习的方法。具体步骤如下:
1. 预训练模型:使用在 ImageNet 上预训练的模型作为基础。这个模型已经学会了如何从图像中提取有用的特征。
2. 特征提取:可以保持预训练模型的大部分层不变,只修改最后一层(通常是全连接层)以便适合新的分类任务。这样,预训练模型学到的特征就可以直接应用于新的任务。
3. 微调:对于一些更复杂的情况,可以对整个预训练模型进行微调(Fine-tuning),即不仅改变最后一层,还对预训练模型的一些层进行参数更新。这样可以让模型更好地适应新的任务,同时保留之前学到的一般特征。
通过这种方式,即使目标数据集较小,也可以利用预训练模型的强大特征提取能力来改进模型的性能。
优点- 减少数据需求:可以利用大规模数据集上的预训练模型来补充小规模数据集的不足。
- 加快训练速度:不需要从头开始训练,可以大大减少训练时间和计算资源的需求。
- 提高性能:预训练模型能够提供强大的特征表示,有助于提升新任务的模型性能。
迁移学习已经成为现代机器学习实践中非常常见的一种策略,尤其是在深度学习领域。它不仅限于图像领域,还可以应用于自然语言处理、语音识别等多个领域。
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