Meta Reinforce Learning 元学习：学会如何学习

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 哈喽各位,今天给大家科普一下什么是元学习!

元学习其实就是让机器通过过往经验来快速学习新任务的过程。所以说,当一个系统在广泛的任务中获得足够经验后,它就能更有效率地学习相关新任务了,就像我们人类一样嘛。如果你对强化学习感兴趣的话,这是一个很重要的概念哦,因为现在的强化学习系统正在采用元学习技术,让它们形成可以在新任务开始时提高学习效率的感性偏见。

我们来看看什么是元学习吧!

当我们人类学习新技能时,很少是从零开始的。我们会在之前学习的技能基础上,重复使用成功的方法,利用我们的经验来指导学习过程。元学习的目标就是通过系统地观察不同机器学习方法在广泛任务上的表现,来让机器复制这种能力。通过学习这些经验或元数据,机器可以更快更有效地学习新任务。

为实现元学习,我们需要收集描述以往学习任务和在这些任务上训练的模型的元数据。这些元数据包括算法配置、超参数设置、流水线组成、网络架构、模型评估以及任务本身的可测量属性,也就是所谓的元特征。通过收集这些信息,我们可以提取和转移知识来指导新任务的最佳模型搜索。

元学习技术可以根据它们利用的元数据类型进行分类。我们来看看三种关键方法:

1) 从模型评估中学习  

这种方法涉及从以往的模型评估中学习,来推荐通常有用的配置和搜索空间。通过在各种任务上评估大量配置,我们可以建立排名或根据表现推荐配置子集。这可以让我们更有效地为新任务找到最佳的模型配置。

2) 从任务属性中学习   

在这种方法中,我们利用描述任务本身属性的元特征来学习数据特征和学习性能之间的关系。通过在元特征上训练元学习器,我们可以学习数据特征和学习性能之间的关系,并使用这些信息选择最合适的建模方法。

3) 从以往模型中学习   

通过在以往模型上训练元学习器,我们可以从类似任务向新任务传递知识。这的一个例子就是图像分类或自然语言处理任务中的迁移学习。这种方法允许我们用预训练模型初始化训练过程,实现更快更有效的学习。

元学习在强化学习中的应用

已经开始开发出由特定任务的快速强化学习算法和通用慢元强化学习算法共同组成的高效强化学习系统。任务可能是相关的马尔可夫决策过程(MDP),而元强化学习算法通常被建模为循环神经网络(RNN),它接收观察、动作、奖励和终止标志。RNN的激活存储了快速强化学习者的状态,而RNN的权重是通过观察快速学习者在各个任务上的表现来学习的。

总结一下,元学习通过利用以往经验让机器更快更高效地学习新任务的强大方法。通过系统收集和分析元数据,机器可以做出明智的决定,优化搜索空间,并适应其学习过程。元学习有可能通过使机器变得更具适应性、更智能和更高效的学习者来彻底改变人工智能领域。随着该领域的不断发展,我们可以期待看到元学习及其在各个领域应用的更多激动人心的进展。