经典重读：Evaluating Knowledge Transfer and Zero-Shot Learning in a Large-Scale Setting

在零样本学习(ZSL)中，一个重要的问题是如何有效的从其他来源获取知识。现在通行的ZSL方法中。Word-Embedding/Attribute是主要的知识来源，统称为Semantic Embeddings。然而其他的知识来源也可能非常有效。

马普所在论文Evaluation of output embeddings for fine-grained image classification中衡量了多种不同Semantic embedding对ZSL的效果。然而该论文对各种Semantic Embedding的来龙去脉甚为含糊，后续的研究中也鲜有提及。为了搞清楚各种不同的知识来源的来龙去脉，我们回顾马普所的系列研究中的经典论文之二：Evaluating Knowledge Transfer and Zero-Shot Learning in a Large-Scale Setting

经典论文之一：经典重读：What Helps Where – And Why? Semantic Relatedness for Knowledge Transfer

本文关注了大规模数据集ILSVRC2010上，使用不同的Knowledge来挖掘有效信息（Attribute或Hierarchy结构），本文评估了这些Knowledge为分类任务带来的影响。评估主要在普通分类和Zero Shot分类两个任务上进行。

本文评估的Knowledge包括：

• ILSVRC数据集中的Hierarchy结构。这种结构体现了物体类别的总-分结构如下图所示：

  
  
  数据集中的Hierachy结构
  
  

  该结构为物体分类提供了额外的信息，例如：普通的1000-way分类只知道parsnip和turnip是不同的物体。但是利用Hierarchy结构提供的信息表明Parsnip和turnip虽然不同，但是实际上有相同的父节点，因而两者比其他类别更相似。使用Hierachy结构信息辅助分类有下述三种方式：

  • Baseline:只使用Hierarchy中的叶节点监督训练，即普通的1000-way分类
  • 使用Hierarchy中的内部节点作为一个标签参与监督训练（参照公式1）
  • 使用Hierarchy中的内部节点+叶节点监督训练（参照公式2）

• 借助WordNet的整体-局部关系挖掘的Attribute（得到811个Attribute）。整体-局部关系在WordNet中的编码如下图所示：

  
  
  WordNet中包含的整体-局部关系

Attribute赋值由以下方法实现:

• 赋值（即计算label与每一个Attribute的相似度）由基于Wiki的词向量内积实现
• 赋值由 Web搜索引擎的label和Attribute的记录数量决定（Yahoo Holonyms与Yahoo Snippet是经典论文之一中Yahoo Web的两种不同改进，该改进启发和贡献不大，因而此处略过不谈）。
• 赋值由 图像搜搜引擎的label和Attribute的记录数量决定。
• 越过Attribute，直接使用一组基类别y_i来表示其他类别z（参照本链接中的图2.b）。即有z = \sum_i \alpha_iy_i。为了确定系数\alpha_i，本文使用类似于赋值Attribute的方式：
  • \alpha_i（即计算z与每一个yi的相似度）为词向量(基于Wiki)内积。
  • \alpha_i由 Web搜索引擎的label和Attribute的记录数量决定（Yahoo Holonyms与Yahoo Snippet）。
  • \alpha_i由 图像搜搜引擎(Yahoo Image)的label和Attribute的记录数量决定。

这些方法在普通分类上的结果如下表：

在ZSL分类上的结果如下表：

上述结果的启示有：
1.Hierarchy信息对普通分类带来了一些干扰，这说明Hierarchy信息当中存在噪音。

2. Hierarchy信息对ZSL带来了改善，这说明Hierarchy当中存在有益于知识迁移的部分。
3. 基于Attribute的方法在两个任务中都表现不佳，这是因为Attribute Mining（即决定采用哪811个Attribute，以及为什么是811个）和Attribute Association（即为Attribute赋值）两个过程都引入了噪声。
4. Combine Attribute能够融合各属性的优点，但是具体Combine的过程论文一笔带过，含糊其辞。

由于工作量大，出力不讨好，Hierarchy和Attribute Mining+Association的研究进展缓慢，但是这为可能的改进方向提出了一些问题，有待后人来回答。