PaLoRA:面向持续学习的渐进式低秩自适应方法

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

PaLoRA 提出了一种面向 LoRA 的持续学习的渐进式低秩自适应方法,推导出一种最优的自适应渐进律,使梯度步长与累积知识的有效秩成比例缩放。该方法结合了自适应 SVD 截断、零空间梯度投影和秩感知渐进机制,在多个基准上取得一致提升,包括在 50 任务 ImageNet-A 和 ImageNet-R 基准上将准确率提升 4%。

基于 LoRA 的持续学习方法通过各种机制缓解灾难性遗忘,但几乎所有方法都辅以较小的学习率作为启发式手段,以限制梯度缩放的幅度。这种固定启发式缺乏理论指导,无法说明随着任务不断累积,这种限制的强度应如何变化。我们发现,即使在零空间投影等方向性约束下,有限精度的更新仍不可避免地会沿着多个方向泄漏到累积的既有知识子空间中。较小的学习率虽然能够削弱这种泄漏,但无法阻止随着历史知识有效秩的增长,累积遗忘不断加剧。我们证明,最优的幅度限制应随该有效秩自适应地增大,以平衡稳定性和可塑性,即保持已有知识与习得新任务信息之间的平衡。在各向异性泄漏模型下,我们推导出渐进律 s^*=R/c,刻画了梯步长即幅度限制本身的最优缩放方式,其中 R 为过去更新的有效秩。基于这一洞察,我们提出 PaLoRA:通过自适应 SVD 截断压缩历史知识,将梯度投影至先前任务的零空间,并应用秩感知的自适应渐进机制。实验表明,该方法相对现有方法取得了一致的改进,在长时程场景下表现尤为突出,在具有挑战性的 50 任务 ImageNet-A 和 ImageNet-R 基准上取得了 4% 的显著准确率提升。
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来源:https://huggingface.co/papers/2610.04226

摘要

基于 LoRA 的持续学习方法通过各种机制来缓解灾难性遗忘,但几乎所有方法都辅以小学习率,作为限制梯度缩放幅度的启发式手段。这种固定启发式缺乏理论指导,无法说明随着任务不断累积,这种限制的强度应当如何演化。我们揭示出,即便在零空间投影等定向约束下,有限精度更新仍会沿多个方向不可避免地泄漏到累积先验知识所张成的子空间中。虽然小学习率能够减弱这种泄漏,但随着历史知识的有效秩不断增长,累积遗忘仍会加剧,这一点小学习率无法阻止。我们证明,最优的幅度限制应当随该有效秩自适应增大,以平衡稳定性与可塑性,即在保持既有知识与习得新任务信息之间取得权衡。在各向异性泄漏模型下,我们推导出一个刻画梯度步长最优缩放(即幅度限制本身)的节奏律 \ell^*=R/c,其中 R 为过去更新的有效秩。基于这一洞察,我们提出 PaLoRA,它通过自适应 SVD 截断来压缩历史知识,将梯度投影到先前任务的零空间中,并施加秩感知的自适应节奏。实验表明,PaLoRA 相比先前方法取得了一致的性能提升,在长时程场景中表现尤为突出,在具有挑战性的 50 任务 ImageNet-A 和 ImageNet-R 基准上实现了 4% 准确率的显著增益。

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