多任务学习的理论分析与应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11401076
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0502.数值代数
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Multi-task learning is referring to a learning process where multiple learning tasks are achieved simultaneously. Compared to the traditional single-task learning, the multi-task learning performs better at a lower cost by exploiting the relatedness among multiple tasks, and the learning results have a stronger generalization ability. At present, the multi-task learning has been widely used for many practical applications, e.g., biological image processing and pattern recognition. However, the theoretical research of multi-task learning is still in the beginning stages with many unsolved theoretical issues. In this project, we will study the theoretical properties of the multi-task learning process including the generalization bounds, the consistence and the rate of convergence. In view of the inherent characteristic of the multi-task learning, we will extend the classical results of the statistical learning theory to the setting of vector-valued functions. In particular, we will develop the deviation inequalities and the symmetrization inequalities for the vector-valued functions as well as the generalization bounds for multi-task learning. We will also study the complexity measures of the vector-valued function classes. Next, we will find some quantities to describe the relatedness between two tasks and then analyze how the task relatedness affects the consistence and the rate of convergence of the multi-task learning processes. Based on the theoretical findings, we will further improve the existing multi-task learning models.
多任务学习是指在一次学习过程中同时完成多个学习任务的方法。相比于传统的单任务学习方法,多任务学习更关注于各个任务之间的相关性,并利用此相关性以更低的运算成本得到更具泛化性的结果。尽管多任务学习方法已经被广泛应用到许多领域,但是其理论分析工作还处于起步阶段并仍有许多问题有待进一步的解决。在本项目中,我们将研究多任务学习过程的泛化界、一致性、收敛率和学习模型的可学习性等。考虑到多任务学习的特性,我们拟将经典的统计学习理论结果推广到向量值函数情形。我们将得到对应于向量值函数的偏差不等式、对称不等式进而求得多任务学习过程的泛化界。我们还将研究向量值函数类复杂度和任务相关性度量,并讨论任务相关性对多任务学习过程的一致性和收敛率的影响。以得到的理论结果为基础,我们将对已有的多任务学习算法模型进行改进。

结项摘要

多任务学习是指在一次学习过程中同时完成多个学习任务的方法。相比于传统的单任务学习方法,多任务学习更关注于各个任务之间的相关性,并利用此相关性以更低的运算成本得到更具泛化性的结果。尽管多任务学习方法已经被广泛应用到许多领域,但是其理论分析工作还处于起步阶段并仍有许多问题有待进一步的解决。在本项目中,我们采用向量值函数学习的框架去研究多任务学习过程的泛化界和一致性。在此过程中,我们给出了适用于向量值函数的集中不等式,对称不等式和函数类复杂度等,这些工作在机器学习领域都是新的尝试,我们的结果刻画了多任务学习过程中,每个任务的泛化性变化。此外,我们还对随机矩阵理论进行了深入研究,并将得到的结果用到多任务学习问题的研究中去。在应用方面,我们利用机器学习方法进行药品发现和采用多任务学习的方法进行多光谱食品安全检测。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Drug-symptom networking: Linking drug-likeness screening to drug discovery.
药物症状网络:将药物相似性筛选与药物发现联系起来
  • DOI:
    10.1016/j.phrs.2015.11.015
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Pharmacological Research
  • 影响因子:
    9.3
  • 作者:
    Xu Xue;Zhang Chao;Li PiDong;Zhang FeiLong;Gao Kuo;Chen JianXin;Shang HongCai
  • 通讯作者:
    Shang HongCai
LSV-Based Tail Inequalities for Sums of Random Matrices
基于 LSV 的随机矩阵和的尾部不等式
  • DOI:
    10.1162/neco_a_00901
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Neural Computation
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Chao Zhang;杜磊;Dacheng Tao
  • 通讯作者:
    Dacheng Tao

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其他文献

低透气性煤层钻射一体化瓦斯抽采技术研究与应用
  • DOI:
    10.13637/j.issn.1009-6094.2016.04.033
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    安全与环境学报
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    --
  • 作者:
    张超;李树刚;林海飞;张静非;杨会军
  • 通讯作者:
    杨会军
A denoising framework for microseismic and reflection seismic data based on block matching
基于块匹配的微震和反射地震数据去噪框架
  • DOI:
    10.1190/geo2017-0782.1
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    GEOPHYSICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    张超;Mirko van der Baan
  • 通讯作者:
    Mirko van der Baan
国产高强钢高温动态弹性模量试验研究
  • DOI:
    10.13206/j.gjg201704023
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    钢结构
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李国强;黄雷;张超
  • 通讯作者:
    张超
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  • DOI:
    10.13271/j.mpb.017.002769
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李媛;多杰措;张超;熊辉岩;段瑞君
  • 通讯作者:
    段瑞君
水稻OsUF的基序分析及其亚细胞定位
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1674-7968.2019.02.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农业生物技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁作美;王媛媛;石超南;王红;张成龙;郑晓媛;张超;吴祖建;吴建国
  • 通讯作者:
    吴建国

其他文献

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张超的其他基金

面向深度神经网络的统计学习理论研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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