机器学习：Self-supervised Learning for Speech and image

review : self-supervised learning for text

Self-supervised learning for speech

使用Speech版本的bert能比较好的作用于语音任务上，如果没有self-supervised的话，别的模型可能需要上万小时的数据。

Superb

• ytb课程：MpsVE60iRLM
• 工具：s3prl

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Self-supervised Learning for Image

Generative Approaches

Speech

应用于语音上

• Bert系列
  

把声音信号的某些部分盖起来，让模型还原回来

• GPT系列
  给定一个文字，预测下一个文字是什么；给定一段声音信号，预测接下来的语音什么：
  
  文本是一个词，声音要大于三个词。

Image

应用于图像上，拉直成一维向量

然后盖住某些像素，预测下一个像素；或者给定一段像素，预测后面的像素是什么，之后接下游任务，比如分类。

2 Predictive Approach

语音和图像相较于文本来说包含了非常多的细节，往往更加困难一些。

Image——预测图片是否被旋转过

Image——内容预测

预测两个块 第二个小块在第一个小块的哪个方向。

不做生成就能自监督学习。

让机器预测产生cluster的结果。

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Contrastive Learning——对比学习

让相同的向量越近越好，让不相同的向量越远越好。
但是不知道类别，怎么做呢？

SimCLR

对图像做data augmentation的图片是positive pair，如果是另外一张图片的data augmentation的图片是negative pair。

data augmentation：

• random crop
• color distortions
• gaussian blur

语音版本的speech simclr

MoCo

语音版本的对比学习

• CPC
• Wav2Vec

可以将encoder用在下游任务里面或者将encoder和predicter一起用在下游任务里面。

将token盖起来，让bert学会做填空：

wav2vec 2.0版本将encoder和bert encode一起联合起来训练，将输入的某些部分mask，用输出的向量来预测mask的tokek是哪一个，越mask的3越近越好，与旁边的越远越好。

bert其实也是一种对比学习，也是让正确的答案越近越好

分类任务：分数越大越好
对比学习任务：分数越小越好

分类任务如果类别很多的话，random pair不可能穷举所有的其他组合，可以采用contrasive方式学习，让正确的embedding与last layer output的乘积越小越好，随机选取部分不正确的embedding与last layer output的乘积越大越好。

比较难穷举所有的负样本，只是想让embedding最能代表它本身，可以将bert当做对比学习的思想。

难点

选择负样本：

• 选择够难的负样本，但不要太难的负样本（比如同类两张猫，将猫的向量也拉远了）
  
  下面介绍避开挑选负样本的方法

4. Bootstrapping Approaches

没有负样本的话，只要给两个图片就给出两个非常接近的向量，这不是我们想要的结果：

只用正样本的话，一条通道接一个predictor，让两台通道产生embedding越相近越好，但只更新右边的通道，训练好了后将右边的通道参数同步到左边的通道：

• 左右两边的架构要有点不同
• 只训练某一边的encoder，再把训练好的参数复制到另外一边

两条通道不一样，让两个无法一起作弊，也可以以知识蒸馏的方式理解上面架构：

相关的算法：

• Image
  • BYOL
  • SimSiam
• Speech
  • Data2vec

5.Simply Extra Regularization

给的是一个batch，要求每个维度的差别要大于一个阈值：

最关键的是variance，后续可以加点优化Covariance， 语音方向有类似DeloRes

总结