• شماره ركورد
    23671
  • شماره راهنما
    COM2 650
  • عنوان

    يادگيري چندوظيفه‌اي هندسي براي دسته‌بندي با مجموعه‌داده‌ي محدود

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي كامپيوتر - هوش مصنوعي و رباتيكز
  • دانشكده
    مهندسي كامپيوتر
  • تاريخ دفاع
    1403/04/13
  • صفحه شمار
    115 ص.
  • استاد راهنما
    پيمان اديبي , حسين كارشناس نجف آبادي
  • كليدواژه فارسي
    يادگيري چندوظيفه‌اي , يادگيري هندسي , شبكه‌هاي عصبي گراف , شبكه‌هاي پيچشي گراف , يادگيري با داده‌هاي محدود , خودكدگذار گراف
  • چكيده فارسي
    با وجود گسترش روزافزون مدل‌هاي يادگيري و عطش فراوان نسبت به جمع‌آوري داده‌هاي انبوه جهت آموزش مدل‌هاي پيچيده‌تر و جامع‌تر، امروزه توسعه و طراحي مدل‌هاي يادگير به‌وسيله‌ي تعداد محدودي از داده‌ها، هم‌چنان يك حوزه‌ي تحقيقاتي فعال و مطرح در پژوهش‌هاي هوش مصنوعي است. راه‌كارهاي يادگيري با مجموعه‌داده‌ي محدود در بسياري از مسائل دنياي واقعي كه در آن جمع‌آوري مقدار انبوهي از داده‌ها ناممكن، پرهزينه يا زمان‌بر است از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشد. روش‌هاي يادگيري متعددي مانند انواع چارچوب‌هاي يادگيري چندوظيفه‌اي براي حل چالش كمبود داده ارائه شده است. اما روش‌هاي كنوني اغلب از ويژگي‌هاي مهم داده‌ها به نحو كارآمد و به‌روز استفاده نكرده‌اند و دقت و كارايي قابل قبولي ندارند. در اين پژوهش سعي در ارائه‌ي راه حلي جهت بهبود مدل‌هاي يادگيري با مجموعه‌داده‌ي محدود پرداخته شده است. مدل‌هاي يادگيري با داده‌ي محدود معمولاً در قالب يادگيري چندوظيفه‌اي ارائه مي‌شوند. با استفاده از رويكرد يادگيري چندوظيفه‌اي، مي‌توان مدلي را جهت انجام چندين وظيفه‌ي تعريف شده در يك فضاي ويژگي مشترك، آموزش داده و حداكثر بهره‌وري از داده‌‌ها را به عمل آورد. هم‌چنين مي‌توان مشكل كمبود داده‌ها را تاحدودي حل نمود. در اين پژوهش يك چارچوب يادگيري چندوظيفه‌اي جهت دسته‌بندي با مجموعه‌داده‌ي محدود پيشنهاد مي‌گردد. علاوه بر اين، در بسياري از مسائل كاربردي دنياي واقعي، وظايف ممكن است به گونه‌اي ساختاريافته باشند كه بتوان آن‌ها را با يك رويكرد هندسي مورد حل و بررسي قرار داد. از اين رو در پژوهش انجام شده، ويژگي‌هاي هندسي داده‌ها نيز مورد توجه قرار گرفته است و يك رويكرد يادگيري چندوظيفه‌اي هندسي ارائه مي‌شود. در يادگيري چندوظيفه‌اي هندسي، داده‌هاي مرتبط با وظايف مختلف مي‌توانند در يك فضاي اقليدسي منظم يا يك فضاي نااقليدسي مانند خمينه يا به‌طور خاص گراف تعريف شوند كه هدف از اين پژوهش، بهره‌وري از ويژگي‌هاي هندسي داده در فضاي گراف است. در اين پژوهش از مهم‌ترين ابزار تحليل و مدل‌سازي داده‌هاي با ساختار گراف يعني شبكه‌هاي عصبي گراف استفاده گرديده است. علي‌رغم نيازمندي اين شبكه‌ها به داده‌هاي زياد جهت يادگيري بازنمايي، سعي شده است با استفاده از يك رويكرد يادگيري چندوظيفه‌اي اين وابستگي را به حداقل رسانده و با بهره‌گيري از ويژگي‌هاي هندسي موجود ميان وظايف مختلف، كارايي داده را افزايش داد. در رويكرد پيشنهادي، با استفاده از يك شبكه‌ي خودكدگذار گراف، اقدام به يادگيري بازنمايي داده‌ها گرديده و از بازنمايي‌هاي به دست آمده در فضاي نهان داده‌ها در مسئله‌ي دسته‌بندي با مجموعه‌داده‌ي محدود استفاده مي‌شود. با ارزيابي نتايج حاصل از چارچوب پيشنهادي، مي‌توان بهبود و برتري قابل توجهي را در ميان رويكردهاي يادگيري چندوظيفه‌اي مشابه مشاهده نمود. با بهره‌گيري از ويژگي‌هاي هندسي داده‌ها در مدل پيشنهادي، بهترين ميزان تفكيك‌پذيري داده‌هاي مرتبط با هر دسته (AUC برابر79٪) در بين مدل‌هاي مشابه به‌دست آمده است.
  • كليدواژه لاتين
    Multi-task Learning , Geometric Learning , Graph Neural Network , Graph AutoEncoder , Few-Shot Learning , Graph Convolutional Network
  • عنوان لاتين
    Geometric multi-task learning for few-shot classification
  • گروه آموزشي
    مهندسي هوش مصنوعي
  • چكيده لاتين
    Despite the ever-increasing expansion of learning models and the great thirst for collecting massive data to train more complex and comprehensive models, today the development and design of learning models using a limited amount of data is still an active and prominent research field in artificial intelligence research. Lim-ited dataset learning solutions are of great importance in many real-world prob-lems where collecting large amounts of data is impossible, costly, or time-consuming. In this research, an attempt has been made to provide a solution to im-prove learning models with a limited data set. Limited data learning models are usually presented in the form of multi-task learning. By using the multi-task learn-ing approach, a model can be trained to perform several tasks defined in a com-mon feature space and maximize the efficiency of the data. It is also possible to solve the problem of lack of data to some extent. The main idea of the multitask learning model is that by sharing information between tasks, it can perform the learning process more efficiently and effectively than when each task is taught separately. In this research, a multi-task learning framework is proposed for classi-fication with a limited dataset. Furthermore, in many real-world applied problems, the tasks may be structured in such a way that they can be solved by a geometric approach. In the field of machine vision, issues such as object recognition, facial rotation estimation, facial expression recognition, and even facial expression re-production all involve reasoning about the geometric structure of images; There-fore, in the conducted research, the geometric features of the data are also taken into consideration and a geometric multi-task learning approach is presented. In geometric multi-task learning, the data related to different tasks can be defined in a regular Euclidean space or a non-Euclidean space such as a manifold or specifi-cally a graph. In this research, the most important tool for analyzing and modeling data with a graph structure, namely graph neural networks, has been used. Despite the need for these networks for a lot of data to learn the representation, it has been tried to minimize this dependence by using a multi-task learning approach and to increase the efficiency of the data by using the existing geometric features be-tween different tasks. In the proposed approach, we learn data representation by using a self-encoding graph network and use the obtained representations in the hidden data space in the classification problem with a limited data set. By eva‎luat-ing the results of the proposed framework, it is possible to see a significant im-provement and superiority among multitasking learning approaches.
  • تعداد فصل ها
    6
  • فهرست مطالب pdf
    33583
  • نويسنده

    جهان بين، امير