什么是 小样本学习?

小样本学习(Few-Shot Learning)是一类机器学习设置,要求系统利用相对于问题规模、先验数据或常规训练需求而言很小的已标注 Support Set,泛化到新任务或新类别。

快速了解

创建时间概念源自 2000 年代,LLM 上下文从 2020 年开始
规范文档官方规范

工作原理

N-way K-shot 定义一次 Episode

一次 N-way K-shot 分类 Episode 提供 N 个标签,每个标签有 K 个 Support Example,再在来自这些标签且与 Support 分离的 Query Set 上评测。K 描述的是该 Episode,并不是「少量」的通用定义;回归、生成和检测任务还会采用不同结构。报告必须写明类别平衡、Support 构建、Query 数量、先验数据,以及适配是否使用 Transductive 信息。

不同方法迁移不同形式的先验知识

Matching Networks 比较 Query 与 Support Representation;Prototypical Networks 根据 Query 到类别 Prototype 的距离分类;MAML 等优化式方法则学习可以用少量更新快速适配的初始化。其他路线还会使用预训练 Embedding、数据增强、贝叶斯推断或 Parameter-efficient Adaptation。任何路线都必须在目标域验证表示、距离函数或更新规则。

LLM Few-Shot Prompting 是推理技术

在 LLM Prompt 中,少量输入输出示例会在当前上下文中定义标签、格式或行为。这通常属于 In-Context Learning,而不是经典 Episodic Training:没有优化器步骤,示例还会在每次请求中消耗上下文。仅描述这一行为时应使用「Few-Shot Prompting」,并说明示例是否由 Retrieval 动态选择。

评测必须阻断隐藏的数据复用

应按照声称的泛化目标,以任务、类别、实体、来源或时间切分数据;随机按行切分可能让近重复样本或同一实体同时进入 Support 与 Query。需要评测多个采样 Episode 或代表性生产任务,公开采样过程与不确定性,并在适用时比较 Zero-shot、Nearest Neighbor、Linear Probe、Full Supervision 和 Fine-tuning Baseline。

主要特点

  • 使用相对于目标任务和已有先验知识很小的 Support Set
  • 常通过带独立 Query Set 的 N-way K-shot Episode 评测
  • 迁移 Representation、相似度度量、先验或适配过程
  • 涵盖度量式、优化式、概率式与数据增强方法
  • 与 LLM Few-Shot Prompting 相关,但不是同一评测范式
  • 需要防泄漏切分和重复评测才能支撑泛化结论

常见用途

  1. 利用少量已审核示例识别新出现的产品或缺陷类别
  2. 在专家标注昂贵时适配感知模型或文档模型
  3. 在大规模标注集形成前启动 Intent Classification
  4. 通过受控 Support-Query Episode 比较预训练 Representation
  5. 不更新权重,用 LLM 示例临时定义标签或输出格式

示例

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常见问题

N-way 和 K-shot 分别是什么意思?

在一次 N-way K-shot 分类 Episode 中,Support Set 包含 N 个类别,每类 K 个已标注示例,另用 Query Set 评测这些类别的预测。这个记法并没有说明模型接受过多少先验训练、Query 如何采样,也没有说明方法是否会联合使用 Query Set 信息。

小样本学习等同于 Few-Shot Prompting 吗?

不等同。经典小样本学习通常在 Support-Query Episode 上训练或评测,也可能更新参数;Few-Shot Prompting 则把示例放入 LLM 当前上下文,不执行优化器步骤。二者虽然都使用有限示例,但机制、持久性、计算、泄漏风险与评测协议不同。

多少个示例才算小样本学习?

没有统一阈值。K 只有结合任务、类别复杂度、先验数据、标注成本和 Baseline 才有意义。报告应写出准确 Support 数量与构建方式,而不是只写 Few-shot;对于 LLM Prompt,还要报告示例 Token,因为上下文成本可能比示例条数更关键。

小样本评测可能怎样泄漏测试信息?

近重复样本、同一用户或对象、共享采集批次、预训练数据重合、标签描述泄漏,或反复在最终 Test Episode 上调参,都会夸大结果。应按部署所需的实体、来源、类别或时间边界切分,去重 Support 与 Query,并保留一套从未用于决策的最终测试集。

什么时候选择 Prototype、Prompting 或 Fine-tuning?

当 Embedding 稳定且任务以类别为中心时,可优先测试 Prototype;当强 LLM 已理解领域、任务临时且可用自然语言表达时,可测试 Prompting;当行为需要持久化、请求上下文成本高或已有足够受治理数据时,可测试 Fine-tuning。最终应按质量与运维成本比较所有可行 Baseline。

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