深度学习_李宏毅|【李宏毅2021机器学习深度学习】10-1 概述领域自学习（Domain Adaptation）深度学习|人工智能|机器学习

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参考链接
- 技术背景：Domain Shift, 解决方法：Domain Adaptation（Transfer Learning 的一种）
- Domain Shift的3种不同类型（输入输出分布不同，输入输出分布概率不同，输入输出关系不同）
- Target Domain（测试资料）的5种不同类型的不同处理办法：
- - Target Domain 上,就有一大堆的资料：（直接拿 Target Domain 的资料来训练就好了）
  - Target Domain 的资料也有标註,但是量非常地少：（微调，真的小小调，不要偏离太远，记得李沐老师也有讲：[11.1 迁移学习【斯坦福21秋季：实用机器学习中文版】](https://www.bilibili.com/video/BV1SL4y1t7ZL?spm_id_from=333.999.0.0)）
  - Targe Domain 上有大量的资料,但是这些资料是没有标註（作业要求）
  - - Domain Adversarial Training（类似GAN）
    - Considering Decision Boundary
    - 问题：根本不知道 Target Domain 裡面,有什麼样的类别：（解决办法参考Universal Domain Adaptation 这篇文章）
  - 不只没有 Label,而且 Data 还很少,比如说我就只有一张而已：（Testing Time Training）
  - 对 Target Domain 一无所知：（Domain Generalization）

参考链接视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1zA411K7en?p=43
21年课堂笔记：https://github.com/unclestrong/DeepLearning_LHY21_Notes
技术背景：Domain Shift, 解决方法：Domain Adaptation（Transfer Learning 的一种）假设今天测试资料,跟训练资料的分布不一样,怎麼办呢
,那这种问题叫做Domain Shift,也就是当你的训练资料跟测试资料,它的分布有些不同的时候,这种状况叫做 Domain Shift
那今天就是要讲 Domain Adaptation 的技术,那 Domain Adaptation 的技术,也可以看做是 Transfer Learning 的一种
Transfer Learning 就是,你在 A 任务上学到的技能,可以被用在 B 任务上,那对於 Domain Adaptation 来说,你的训练资料是一个 Domain,你的测试资料是另外一个 Domain,你在训练资料上面,某一个 Domain 上学到的资讯,你要把它用到另外一个 Domain,用到测试资料上面,所以你是把一个 Domain 学到的知识,用在另外一个 Domain 上,所以它可以看做是,Transfer Learning 的其中一个环节,那在过去上课的录影裡面,有完整的讲了 Transfer Learning 相关的技术,那因為今天时间有限,我们就只 Focus 在,Domain Adaptation 的部分就好,如果你有兴趣的话,你可以再看一下过去上课的录影
Domain Shift的3种不同类型（输入输出分布不同，输入输出分布概率不同，输入输出关系不同）

模型输入的资料的分布有变化的状况,那输入分布有变化是一种可能性
【深度学习_李宏毅|【李宏毅2021机器学习深度学习】10-1 概述领域自学习（Domain Adaptation）】其实还有另外一种可能性是,输出的分布也可能有变化,举例来说在你的训练资料上面,可能每一个数字它出现的机率都是一样的,但是在测试资料上面,可能每一个输出的机率是不一样的,有可能某一个数字它输出的机率特别大,有没有可能有这种事情发生呢,这也是有可能的

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那这也是一种 Domain Shift,还有一种更罕比较罕见,但也不是完全不可能发生的状况是,输入跟输出虽然分布可能是一样的,但它们之间的关係变了

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那我们今天呢只专注在,输入资料不同的 Domain Shift 的上面（这里只讲情况一）,好那在等一下的课程裡面,这个测试的资料,我们说它来自 Target Domain 训练的资料,我们说它来自 Source Domain,所以 Source Domain 是我们的训练资料,Target Domain 是我们的测试资料
Target Domain（测试资料）的5种不同类型的不同处理办法： Target Domain 上,就有一大堆的资料：（直接拿 Target Domain 的资料来训练就好了）
Target Domain 的资料也有标註,但是量非常地少：（微调，真的小小调，不要偏离太远，记得李沐老师也有讲：11.1 迁移学习【斯坦福21秋季：实用机器学习中文版】）
那你拿 Target Domain 的 Data,只稍微跑个两三个（Epoch）就足够了
那為了避免 Overfitting 的情况,过去就有很多的 Solution,比如说把 Learning Rate 调小一点,举例来说你要让（fine tune）前,跟（fine tune）后的模型的参数,不要差很多,或者是让（fine tune）前,跟（fine tune）后的模型,它的输入跟输出的关係,不要差很多等等,那有很多不同的方法,那这边呢我们就不细讲
Targe Domain 上有大量的资料,但是这些资料是没有标註（作业要求）

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Domain Adversarial Training（类似GAN）那我们现在要做的事情就是,训练一个 Domain 的 Classifier,这个 Domain 的 Classifier,它就是一个二元的分类器,它吃这个 vector 当作输入,它要做的事情就是判断说,这个 vector 是来自於 Source Domain,还是来自於 Target Domain
而 Feature Extractor 它学习的目标,就是要去想办法骗过这个 Domain Classifier,那听到骗过这件事情

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这样做有点问题的

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Considering Decision Boundary

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那这只是一种招数,并不是全部,那你可以参考一下文献,比如说有一个知名的方法叫做 DIRT-T,DIRT-T,这个 DIRT-T 它其实,它 Paper 裡面还特别告诉你说,这个要唸 Dirty,要唸 Dirty,这个大家都是这个模型命名大师,都会命名一些很有创意的名字,好这个 DIRT-T 是一个招数,还有另外一个招数叫这个,Maximum Classifier Discrepancy,如果你要在这个 Domain Adaptation 作业裡面,得到最好的结果的话,那这些招数是不可或缺的,那实际上这些招数怎麼进行,还挺复杂,这个就留给大家自己研究
问题：根本不知道 Target Domain 裡面,有什麼样的类别：（解决办法参考Universal Domain Adaptation 这篇文章）那这边还有一个问题,什麼样的问题呢,我们到目前為止,好像都假设说,Source Domain 跟 Target Domain,它的类别都要是一模一样,Source Domain 假设是影像分类的问题,Source Domain 有老虎狮子跟狗,Target Domain 也应该要有老虎狮子跟狗,但是真的一定会这样吗
Target Domain 是没有 Label 的,我们根本不知道 Target Domain 裡面,有什麼样的类别

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而在这个图示裡面这个实心的,实线的圈圈代表,Source Domain 裡面有的东西,这个虚实线的圈圈,代表 Target Domain 裡面有的东西,所以呢有没有可能是,这个 Source Domain 裡面的东西比较多,Target Domain 裡面的东西比较少呢,有没有可能是,Source Domain 裡面的东西比较少,Target Domain 的东西比较多呢,有没有可能两者虽然有交集,但是各自都有独特的类别呢,这都是有可能发生的
所以在这个前提之下,你说 Source Domain 跟 Target Domain,你硬要把它们完全 Align 在一起,听起来有点问题呀,因為举例来说在这个 Case 裡面,哦你说你要让 Source Domain 的 Data,跟 Target Domain 的 Data,它们的 Feature 完全 Match 在一起,那意味著说,你硬是要让老虎去变得跟狗像,或者是老虎硬是要变得跟狮子像,到时候你就分不出老虎这个类别了
听起来就是有问题的方法,那怎麼解决这个问题,怎麼解决 Source Domain 跟 Target Domain,它可能有不一样的 Label 的问题,那你可以参见这个,Universal Domain Adaptation 这篇文章
不只没有 Label,而且 Data 还很少,比如说我就只有一张而已：（Testing Time Training）
对 Target Domain 一无所知：（Domain Generalization）
这个时候又分成两种情形,对 Target Domain 一无所知的这种问题,这个时候我们就不叫 Domain 的 Adaptation,通常就叫 Domain Generalization

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一种状况是我的训练资料非常地丰富,本来就包含了各式各样不同的 Domain,假设你要做猫狗的分类器,那你现在呢在训练资料裡面,有真实的猫跟狗的照片,有素描的猫跟狗的照片,然后有这个水彩画的猫跟狗的照片,期待因為训练资料有多个 Domain,模型可以学到如何弥平 Domain 间的差异,今天有测试资料是卡通的猫跟狗,它也可以处理,这是一种状况,那这种状况你还比较能够想像要怎麼处理,那我们这边就不细讲,我们都只各放一些有代表性的论文,给大家参考
但还有另外一种,你会觉得真的不知如何下手的状况是,假设训练资料只有一个 Domain 呢,假设你的训练资料只有一个 Domain,而测试资料有多种不同的 Domain 的话,怎麼处理呢,在文献上也不是没有人试,也是有人试著去解惑这种问题的,那他怎麼做呢,这细节我们就不讲啦,在概念上就是有点像是 Data Augmentation,虽然你只有一个 Domain 的资料,想个 Data Augmentation 的方法,去產生多个 Domain 的资料,然后你就可以套上面这个 Secnario 来做做看,看能不能够在测试的时候,新的 Domain 都可以做好,好这个是 Domain Generalization

那这个部分就是很简短的跟大家带过,这个 Domain Adaptation 的种种技术,更多的细节,在下一堂课助教的说明裡面