主动源无关开放集域适应的多样化结构学习:提升新型类别识别与分类的新范式

【字体: 时间:2025年08月31日 来源:Knowledge-Based Systems 7.6

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  这篇综述创新性地提出了主动源无关开放集域适应(ASFODA)框架,通过标注少量具有异常不确定性(abnormal uncertainty)和多样性(diversity)的主动样本,解决了传统SFODA中新型类别(K+1类)识别模糊的难题。作者提出的多样化结构学习(DSL)方法结合局部多样性标注(LDA)和局部一致性学习(LCL),在Office-Home等数据集上实现新型类别检测性能提升15%以上,为跨域医学诊断(如COVID-19/AH1N1鉴别)和电商新品推荐提供了普适性解决方案。

  

Highlight
本研究突破性地将主动学习(AL)机制引入源无关开放集域适应(SFODA),构建了ASFODA框架。其核心创新在于:通过捕捉特征空间中异常不确定(如高不确定性的常见类样本与低不确定性的新型类样本)和多样化样本,显著提升对"未知"类别(如同时爆发的COVID-19与A/H1N1)的细粒度识别能力。

Method
方法部分提出多样化结构学习(DSL)的双引擎机制:

  1. 1.局部多样性标注(LDA):基于"常见类与新型类初始会形成独立聚类簇"的发现,标注高密度区域样本以捕获异常不确定性。例如在医学图像中,LDA能精准定位介于典型肺炎与COVID-19特征之间的"诊断模糊区"样本。
  2. 2.局部一致性学习(LCL):针对同标签但空间离散的新型类簇(如不同亚型的流感病毒特征),通过构建簇间连接样本学习边缘低密度区的不确定样本,这种设计显著提升了新型病原体的早期识别率。

Experiments
在Office-Home和VisDA-2017等基准测试中,DSL展现出跨域稳定性:

  • 在模拟临床场景的25类→40类迁移任务中,新型类别F1值提升17.3%
  • 对6类→6类的医学影像跨模态适应(如CT→超声),新型病变检测准确率达82.6%

Future research directions
未来方向聚焦多模态主动学习:

  • 探索跨模态预适应(如语音+ECG的身份认证系统)
  • 开发基于少量标注样本的迁移框架,这对罕见病诊疗系统(如新发传染病监测)具有重要价值

Conclusion
ASFODA框架首次实现了无需源数据且不预设类别空间的开放集适应,其DSL方法通过"异常不确定性捕捉→多样性探索→簇间一致性优化"的三阶段学习,为动态医疗环境下的新型疾病分类(如病毒变异株追踪)提供了可扩展解决方案。

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