![迁移学习导论](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/69/38507069/b_38507069.jpg)
5.3 基于权重自适应的方法
与样本选择法不同,样本权重法则假设源域和目标域的条件分布大致相同,即Ps(y|x)≈Pt(y|x),而边缘分布不同Ps(x)≠Pt(x)。由经典工作[Jiang and Zhai,2007]得到启发,我们使用最大似然估计来解决权重问题。
令θ表示模型待学习参数,则目标域模型的最优参数可以被表示为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-086-2.jpg?sign=1739000977-0nBozbc3vLkAhbFcDK0mXhjjJxZjOg7a-0-ae6115e49e7c2f6ec858dd9bc993a267)
利用贝叶斯公式,上式可以被计算为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-086-3.jpg?sign=1739000977-VfvApVpFiPxpxKNdlgN56SruUcT4BZri-0-d3ef1dcb1cb6b413c38ac3a4f81b0211)
注意到,其中的Pt(y|x)是未知的,恰恰是求解目标。我们能利用的分布只有Ps(x,y)。因此,我们能否通过一定的变换,利用Ps(x,y)巧妙地避开对目标域条件概率Pt(y|x)的计算,来学习到目标域的模型参数?
答案是肯定的。我们通过巧妙地构建两种概率之间的关系,利用条件概率近似相等(Ps(y|x)≈Pt(y|x))这一条件可以进行如下的变换:
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-087-2.jpg?sign=1739000977-43DdlSlfNukytTbjzRBOHS4TVBhdRcbo-0-becdd038135ea00b4cb8f1c6fcc78a18)
其中的这一项,我们将其称为概率密度比(Density Rati),它将直接指导今后的样本权重学习。
通过概率密度比,可以构建出源域和目标域的概率密度之间的关系。总结来看,目标域的模型参数可以被重新表示为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-087-4.jpg?sign=1739000977-ciJjonpY222UWB58uJPvXF9Rdlqhmc38-0-4a9e27092c71c64abcce29df67401fe5)
上式中的每一项都是可被求解的,因此,问题得到了解决。
通过上面的分析我们知道,概率密度比可以构建源域和目标域概率分布之间的关系,因此可以作为后续方法构建的桥梁。为了方便表示,我们将概率密度比记为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-087-5.jpg?sign=1739000977-Gg6e6ya9pN0tSmGiCTlCSBHNKpwNUtl9-0-d90b27fc2959b83b330ad05a63dc6533)
因此,β向量便表示概率密度比。
那么,概率密度比如何发挥作用?我们回顾4.3节中的迁移学习统一表征,则目标域的判别函数可以被重新表示为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-087-6.jpg?sign=1739000977-URoQOmPVP39n2d0jUmjfeSte8GSbaXNq-0-4759d33e67894811edf79c58642993b0)
上式是一个通用的表征算法,可以在具体算法中应用。例如,在逻辑回归中,可以重新表征为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-087-7.jpg?sign=1739000977-LEzJBrEMjxcN3TEnMRBka9dAxX2vGdIv-0-06c92a6bdb188279b7af30ef2b7966ce)
而在SVM公式中,可以重新表征为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-088-1.jpg?sign=1739000977-8QFbaXRkDQqUgowk6E63F7A9xPZdNIdM-0-f26451e132e431e11f1bf4992ca82446)
特别地,样本权重法也可以与基于特征变换的迁移方法有机结合,如果我们将此密度比与最大均值差异MMD距离进行结合,其可以被表示为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-088-2.jpg?sign=1739000977-6UjMMdo64UNbLuMivvrFAM00TKUUWHVK-0-30a9ac0d35ec7e91ca297b2bcf5fad3c)
应用核技巧,上式可以被化简为
![](https://epubservercos.yuewen.com/FF452F/20266983801430906/epubprivate/OEBPS/Images/41089-00-088-3.jpg?sign=1739000977-Xv5vICJxKcKbukK6Y5hG4o6FDe0qf2Z1-0-c96452fe69683113fc89c5a6ba03ab9d)
此方法便是经典的核均值匹配(Kernel Mean Matching,KMM)算法[Huang et al.,2007],其中ϵ和B为预先定义好的阈值。关于KMM的详细推导和说明,请参照其原始论文。
基于上述分析,后续又出现很多方法进行样本权重的学习。值得一提的是,此方法可以直接集成在深度学习中进行样本权重的深度学习。例如,[Wang et al.,2019e,Wang et al.,2019f]就在迁移和微调过程中进行权重的学习,[Moraffah et al.,2019]则加入了一些因果推断(Casuality)来帮助更好地学习。