终身学习是什么?让 AI 像人一样持续学习新东西
终身学习(Lifelong Learning),也常称为持续学习(Continual Learning),是指机器能够持续接收新的数据和经验,不断更新和改进自己的知识和模型。这种学习方式模仿了人类学习的特点:人在一生中不断学习,随着经验的积累,理解和解决问题的能力逐渐提高,学会骑自行车之后再学开车,并不会因此忘记怎么骑自行车。
为什么机器很难做到
目前主流的机器学习方式,通常是“一次性”的:收集好一批数据,训练一个模型,训练完成后模型就固定下来了。如果要让它学习新的东西,常见的做法是用新数据接着训练。但这会遇到一个严重的问题:灾难性遗忘。神经网络在学习新任务时,会调整原来的参数去适应新数据,而这些参数同时也承载着旧任务的知识,调整之后,旧的知识就被破坏了,模型可能学会了新任务,却把老任务忘得一干二净。另一种做法是把所有的新旧数据放在一起重新训练,但随着数据不断增加,这样做的成本越来越高,而且旧的数据有时因为隐私、存储等原因无法保留。
它需要平衡两件事
终身学习的核心挑战,被称为“稳定性与可塑性的两难”:模型既要足够稳定,保住已经学到的知识;又要足够灵活,能学会新的东西。过于稳定,就学不进新知识;过于灵活,就记不住旧知识。
主要方法
基于回放的方法:保存一小部分旧任务的数据,或者用生成模型生成类似旧数据的样本,在学习新任务时混合着一起训练,相当于学新课的同时“复习”旧课。基于正则化的方法:在学习新任务时,限制那些对旧任务重要的参数不要改变太多,比如弹性权重巩固(EWC)方法,会评估每个参数对旧任务的重要性,越重要的参数越难被改动。基于结构的方法:为新任务分配新的网络结构或参数,比如添加新的模块、新的专家,或者为每个任务使用不同的子网络,从结构上隔离新旧知识。
在大模型时代
对于大语言模型,终身学习同样重要:世界的知识在不断更新,模型需要持续学习新的信息,又不能每次都从头训练。知识编辑、检索增强生成、参数高效的持续微调、为智能体配备长期记忆等,都可以看作在大模型时代实现“持续学习”的不同途径。让 AI 真正像人一样在使用中不断成长,仍然是一个开放的研究难题。