模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2023, Vol. 36 Issue (12): 1059-1071    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202312001
面向开放环境的自适应感知研究进展 最新目录| 下期目录| 过刊浏览| 高级检索 |
面向开放环境的机器学习理论研究进展
袁晓彤1, 张煦尧2,3, 刘希1, 程真2,3, 刘成林2,3
1.南京信息工程大学 计算机学院 南京 210044;
2.中国科学院自动化研究所 多模态人工智能系统全国重点实验室 北京 100190;
3.中国科学院大学 人工智能学院 北京 100049
Research Advances on Theory of Open-Environment Machine Learning
YUAN Xiaotong1, ZHANG Xuyao2,3, LIU Xi1, CHENG Zhen2,3, LIU Chenglin2,3
1. School of Computer Science, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044;
2. State Key Laboratory of Multimodal Artificial Intelligence Systems, Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190;
3. School of Artificial Intelligence, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049

全文: PDF (968 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 开放环境下机器学习面临类别集可变、非独立同分布、噪声干扰等诸多问题,容易导致传统封闭环境机器学习系统性能急剧下降.因此,面向开放环境的机器学习方法是当前人工智能研究的前沿热点之一.文中主要从泛化、优化、鲁棒性和效能度量四个方面介绍开放环境机器学习理论研究现状和重要进展.在泛化理论中,具体介绍开放类别集检测、迁移学习与元学习、稀疏学习等泛化分析成果.在优化理论中,具体介绍随机与稀疏优化、在线与持续优化、分布式与联邦优化等理论分析研究成果.在鲁棒性理论中,具体介绍对抗样本、随机噪声、噪声标签等干扰下鲁棒学习理论研究成果.在效能度量中,具体介绍面向开放环境机器学习一些重要性能评价准则.最后,展望开放环境机器学习理论的未来研究趋势.
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作者相关文章
袁晓彤
张煦尧
刘希
程真
刘成林
关键词 机器学习开放环境泛化理论优化理论鲁棒性理论效能度量    
Abstract:In an open environment, machine learning is faced with various challenges, including varying category sets, non-identically distributed data and noise interference. These challenges can result in a significant decline in the performance of traditional machine learning systems built under the closed-world assumption. Therefore, open-environment machine learning is a research focus on artificial intelligence. In this paper, the current status and recent important advances in the theoretical study of open-environment machine learning are discussed from the perspectives of generalization, optimization, robustness and performance measurement. For generalization theory, the advances on the generalization performance analysis of open-set detection, transfer/meta learning and sparse learning approaches are introduced. For optimization theory, the advances on the theoretical analysis of random and sparse optimization, online and continual optimization, as well as distributed and federated optimization approaches are introduced. For robustness theory, the advances on robust learning under adversarial samples, random noise and noisy labels are introduced. For performance measurement, a number of widely used performance measurement criterions for open-environment machine learning are introduced. Finally, some prospects on the theoretical research trends of open-environment machine learning are provided.
Key wordsMachine Learning    Open Environment    Generalization Theory    Optimization Theory    Robustness Theory    Performance Measurement   
收稿日期: 2023-10-09     
ZTFLH: TP 391  
基金资助:科技创新2030-“新一代人工智能”重大项目(No.2018AAA0100400); 国家自然科学基金项目(No.U21B2049)资助; 国家自然科学基金项目(No.61936005)资助; 国家自然科学基金项目(No.62222609)资助; 国家自然科学基金项目(No.62076236)资助
通讯作者: 袁晓彤,博士,教授,主要研究方向为机器学习、随机优化、计算机视觉等.E-mail:xtyuan@nuist.edu.cn.   
作者简介: 张煦尧,博士,研究员,主要研究方向为模式识别、机器学习、深度学习等.E-mail:xyz@nlpr.ia.ac.cn.
刘希,硕士研究生,主要研究方向为联邦学习、迁移学习、模式识别等.E-mail:202212200015@nuist.edu.cn.
程真,博士研究生,主要研究方向为模式识别、机器学习、对抗鲁棒性等.E-mail:chengzhen2019@ia.ac.cn.
刘成林,博士,研究员,主要研究方向为模式识别、机器学习、文档分析与识别等.E-mail:liucl@nlpr.ia.ac.cn.
引用本文:   
袁晓彤, 张煦尧, 刘希, 程真, 刘成林. 面向开放环境的机器学习理论研究进展[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(12): 1059-1071. YUAN Xiaotong, ZHANG Xuyao, LIU Xi, CHENG Zhen, LIU Chenglin. Research Advances on Theory of Open-Environment Machine Learning. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(12): 1059-1071.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202312001      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I12/1059
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