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=1739389777-L7KhUvYGq3fftaBWQUROxjAyIzmgBezy-0-b1a141a0f052dc746fac0fd386cf7be0)
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=1739389777-Ut6I9hxoU7eU5wYGM25viS7W7d8HoanA-0-4e4b86c4625063be9f716b7ebbc51a8c)
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=1739389777-y4seWG3wldS0UvmZjFwbPJIGLkzrBrXO-0-b8b2be7583ac88ec062d6436e19cd8db)
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=1739389777-hozkickWAjb743CBkRoVON1f6x0h4GSF-0-cb7c826e07038232bbd0864a33f66c7d)
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=1739389777-PTCQki8dKD5oCC7bgSBZsp7jAf0zvNti-0-c24a03b546b7626d5b449e77a1a0028a)
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=1739389777-mlgXFTJb4TYt5W8G1Mwfak8I64N1kCRh-0-7ab1256f0c6dfd571882d506e9ac1436)
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=1739389777-I4zlQMWsDQsglzETaHoA7HMpuglaT4ay-0-0c51478ec1615f5a53ad81d92a528b4b)
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=1739389777-Ls5c2Hr6bDwDP9GJNURoGEzl8HSKIlpi-0-8ab7a8fcb42127b534749aec29ffa098)
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=1739389777-bamA5b18lwuN61tPvbjJtKhVyc7jcl21-0-a363cb0e285ef8553fbb63ccf5fea866)
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=1739389777-SRg3eajum5PSuh5JFJCDcXxcfdMzNzLv-0-def1598533ee0a6fe9d71d6237fd78c7)
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。