計算効率の良いドメイン適応のための予測符号化に基づく深層ニューラルネットワーク微調整

計算効率の良いドメイン適応のための予測符号化に基づく深層ニューラルネットワーク微調整

なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。

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arXiv:2509.20269v1発表形式:新規

概要:深層ニューラルネットワークが動的な現実世界の環境でますます利用されるにつれ、単一の静的モデルに依存することは多くの場合不十分です。センサーのドリフトや照明の変化によって引き起こされる入力データ分布の変化は、継続的なモデルの適応を必要とします。本論文では、BackpropagationとPredictive Codingの長所を組み合わせることで、デバイス上での効率的なドメイン適応を可能にするハイブリッドトレーニング手法を提案します。この手法は、高い初期性能を達成するためにBackpropagationを用いてオフラインで訓練された深層ニューラルネットワークから始まります。その後、Predictive Codingを入力データ分布の変化によって失われた精度を回復させるためのオンライン適応に用いられます。このアプローチは、初期の表現学習にはBackpropagationの堅牢性、継続学習にはPredictive Codingの計算効率を活用しており、リソースに制約のあるエッジデバイスや将来のニューロモーフィックアクセラレータに特に適しています。MNISTおよびCIFAR-10データセットに関する実験結果から、このハイブリッド戦略は計算オーバーヘッドを削減した上で効果的な適応を可能にし、動的な環境におけるモデル性能維持のための有望な解決策を提供することが示されました。

原文(英語)を表示

Title (EN): Predictive Coding-based Deep Neural Network Fine-tuning for Computationally Efficient Domain Adaptation

arXiv:2509.20269v1 Announce Type: new
Abstract: As deep neural networks are increasingly deployed in dynamic, real-world environments, relying on a single static model is often insufficient. Changes in input data distributions caused by sensor drift or lighting variations necessitate continual model adaptation. In this paper, we propose a hybrid training methodology that enables efficient on-device domain adaptation by combining the strengths of Backpropagation and Predictive Coding. The method begins with a deep neural network trained offline using Backpropagation to achieve high initial performance. Subsequently, Predictive Coding is employed for online adaptation, allowing the model to recover accuracy lost due to shifts in the input data distribution. This approach leverages the robustness of Backpropagation for initial representation learning and the computational efficiency of Predictive Coding for continual learning, making it particularly well-suited for resource-constrained edge devices or future neuromorphic accelerators. Experimental results on the MNIST and CIFAR-10 datasets demonstrate that this hybrid strategy enables effective adaptation with a reduced computational overhead, offering a promising solution for maintaining model performance in dynamic environments.

Published: 2025-09-24 19:00 UTC


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