什么是元学习 (Meta Learning)

元学习（Meta Learning）

元学习介绍

元学习希望使得模型获取调整超参数的能力，使其可以在获取已有知识的基础上快速学习新的任务。

元学习目的

元学习和机器学习的区别在于：机器学习是先人为调参，之后直接训练特定任务下深度模型。元学习则是先通过其它的任务训练出一个较好的超参数，然后再对特定任务进行训练。

这些超参数可以是初始化参数、选择优化器、定义损失函数、梯度下降更新参数等。

元学习流程

在机器学习中，训练单位是样本数据，通过数据来对模型进行优化；数据可以分为训练集、测试集和验证集。

在元学习中，训练单位是任务，一般有两个任务分别是训练任务（Train Tasks），和测试任务（Test Task）。

（1）训练任务

在训练任务中给定$h$个子训练任务，每个子训练任务的数据集分为 Support set 和 Query set。

1. 首先通过这$h$个子任务的 Support set 训练 ，分别训练出针对各自子任务的模型参数${\theta }_k^{\ast }$。
2. 然后用不同子任务中的 Query set 分别去测试${\theta }_k^{\ast }$的性能，并计算出预测值$P_i^{kq}$和真实标签$Y_i^{kq}$的损失$l_k$。
3. 接着整合这$h$个损失函数为$L(\phi )$：$$L(\phi )=l_1+...+l_k+...+l_h$$
4. 最后利用梯度下降法去求出超参数$\phi$去更新参数$\{{\theta }_i^{\ast }{\}}_{i=1}^k$，从而找到最优的超参设置${\phi }^{\ast }$；如果${\phi }^{\ast }$不可求，则可以采用强化学习或者进化算法去解决。

（2）测试任务

测试任务是正常的机器学习的过程，它将数据集划分为训练集和测试集。

训练任务的目的是找到一个好的超参设置${\phi }^{\ast }$，利用这个先验知识可以对特定的测试任务$f$进行更好的进行训练。

参考文献：

1. 一文通俗讲解元学习（Meta-Learning）