Antevisão · Latent Rehearsal
04

A linhagem
do colapso

Barlow Twins → VICReg → JEPA → DINO → SigReg: cinco respostas da visão computacional para um mesmo problema, cada uma implementada no nosso modelo e medida contra o mesmo controle. Duas ajudaram. Três custaram.

Apostila 04 Pré-requisito: 03 (os instrumentos)

1 O problema que todas resolvem

Um sistema treinado para prever no espaço latente tem uma solução trivial à disposição: ignorar a entrada e produzir a mesma representação para tudo. Aí a predição é perfeita e inútil. A palestra chama isso de colapso, e o descreve nos termos de energia: a função de energia fica plana, zero em todo lugar — o autoencoder que aprende a identidade, a JEPA que emite constantes. Todo método de auto-supervisão por embedding conjunto é, antes de qualquer coisa, uma resposta a isso.

Há duas famílias de resposta. Contrastiva: gerar pontos fora dos dados e empurrar a energia deles para cima (CLIP é o exemplo grande). Regularizada: limitar o volume de espaço que pode ter energia baixa — se só cabe pouco volume, empurrar os dados para baixo obriga o resto a subir. A palestra prefere a segunda, e a versão dela que se reduz a prática é a maximização de informação: pegue a matriz de representações de um lote (uma linha por amostra, uma coluna por dimensão) e faça as colunas serem diferentes entre si. Métodos que fazem isso são "contrastivos por dimensão" — e são todos os desta apostila. Nunca houve um par negativo neste projeto.

A mesma pergunta, cinco vezes

Cada elo da linhagem escolhe o que regularizar e como. O que muda é a estatística que se força: correlação cruzada, variância e covariância, um alvo com stop-gradient, uma distribuição sobre protótipos, ou a gaussianidade inteira. O nosso teste é o mesmo para todos: a peça entra no mini de 7,4 M sobre o controle (cosseno 1,0), mesmos dados congelados, 700 passos, semente 1337, melhor checkpoint. A pergunta não é "qual é o melhor" — é quanto cada propriedade custa, e se alguma sai de graça.

2 A linhagem, elo por elo

O que cada método força, e onde está no código. Todos em model/regularizers.py; as chaves em train.py.
EloO que forçaSobre o quê, aquiChave
Cosseno (o controle)cosseno médio entre pares aleatórios → 0a tabela de embedding--reg-cos
Barlow Twins (2021)matriz de correlação cruzada entre duas vistas → identidade: diagonal 1, fora da diagonal 0predição do leme × alvo (as "duas vistas" são o previsto e o real)--barlow
VICReg (2021)variância de cada dimensão acima de um limiar + covariância entre dimensões → 0a tabela de embedding--vicreg
JEPA (2022)prever a representação do alvo, com o alvo sem gradiente (stop-grad) ou vindo de um professoro leme profundo: Pred(zt) → zt+1, alvo com stop-grad--latent --latent-target oculto
DINO (2021)auto-destilação: professor = média móvel exponencial do aluno; alvo = distribuição sobre K protótipos, com centering (contra o colapso para um protótipo) e sharpening (contra o uniforme)o mesmo leme profundo, com professor EMA e 1 024 protótipos--dino
SigReg (LeJEPA, 2025)a distribuição das representações → gaussiana isotrópica, por muitas projeções 1-D comparadas à gaussiana (Epps-Pulley)a tabela (--sigreg) ou os estados (--sigreg-z, apostila 05)--sigreg

Dois detalhes que a tabela esconde. O SigReg é o único que força a distribuição inteira, e não uma estatística de segunda ordem: por isso ele vê colapso de posto que o cosseno não vê (apostila 03: posto 8 de 256, cosseno acusa +0,003, SigReg acusa 11× o piso). E o DINO é o único com um professor: o alvo não é o próprio estado com stop-gradient, é o estado de uma cópia lenta do modelo — a receita do BYOL, que a palestra descreve como "o encoder da direita usa uma média móvel dos pesos do da esquerda".

3 Cada elo, medido

Rodada "duelo", melhor checkpoint. Controle: reg1, validação 5,2706. Geometria medida na tabela de embedding. "leme" = cosseno previsão × alvo na validação; o piso de identidade é 0,46 (raso) e 0,48 (profundo).
Rodadavalidaçãovs controleanisodecorrpostoleme
sem regularizador (moderno)5,2616−0,17%0,378—232,4—
cosseno (reg1, controle)5,2706—0,049—244,8—
SigReg na tabela (sig1)5,3503+1,51%0,0540,068245,0—
VICReg + cosseno (reg1-vic1)5,4226+2,88%0,0290,017253,0—
JEPA: leme profundo, stop-grad (reg1-lat1o)5,2233−0,90%0,0520,061244,60,716
Barlow Twins sobre o leme profundo (reg1-lat1o-bar0.5)5,2442−0,50%0,0540,061244,70,728
DINO: professor EMA sobre o leme profundo (reg1-lat1o-dino1)5,3804+2,08%0,0520,062245,00,703
SigReg + leme profundo (sig1-lat1o)5,3856+2,18%0,0590,070244,80,719

Leitura

  1. A geometria da tabela não é o gargalo. O VICReg produziu a melhor geometria de todas — anisotropia 0,029, decorrelação 0,017, posto 253 de 256 — e a pior qualidade. O SigReg na tabela não moveu o posto (245,0 contra 244,8) e custou 1,51%. O cosseno sozinho já tinha comprado quase tudo que havia para comprar (0,378 → 0,049 por 0,17%, apostila 03); o que sobra custa mais do que vale neste orçamento.
  2. Prever o latente é o que ajuda. As duas únicas rodadas abaixo do controle são as duas com o leme profundo e alvo com stop-gradient: −0,90% sozinho, −0,50% com Barlow Twins. A propriedade que compra qualidade não é geométrica; é o objetivo auxiliar de prever o estado seguinte no espaço de representação — o núcleo da JEPA.
  3. O professor EMA custou, não comprou. O mesmo leme profundo com a receita completa do DINO (professor de média móvel, centering, sharpening, 1 024 protótipos) foi de −0,90% para +2,08%. O leme continua acertando (0,703 contra piso 0,48), mas o gerador piora. Numa semente e num modelo de 7,4 M, a auto-destilação com stop-gradient foi melhor que a com professor lento — o oposto do que a escala em visão sugere, e um resultado a testar com sementes antes de virar afirmação.
  4. Barlow Twins por cima do leme não estraga. −0,50% contra −0,90%: dentro do ruído de uma semente. O termo de correlação cruzada é compatível com a predição no latente; o dado não diz se ajuda.
  5. A base contamina a peça. O leme profundo sobre SigReg (+2,18%) contra sobre cosseno (−0,90%): a mesma peça, resultados opostos. Foi por isso que a rodada limpa (reg1-lat1o) foi acrescentada depois de medir o sig1 — testar a peça mais nova sobre a base mais fraca confundiria as duas.
Três resultados negativos, ditos com o mesmo destaque

SigReg na tabela não comprou nada. VICReg comprou a melhor geometria e pagou 2,88% por ela. O professor EMA do DINO custou 3 pontos percentuais em relação ao stop-gradient. Nenhum dos três diz que o método é ruim — diz que, neste modelo, neste orçamento e nesta semente, a estatística que eles forçam não é a que faltava. O SigReg tem a sua chance certa na apostila 05: nos estados do modelo de mundo (--sigreg-z), onde o colapso é real e o cosseno na tabela não alcança.

4 O que a linhagem deixa para a v3

A leitura do §3 desenha a receita do modelo de mundo (apostila 05): manter o cosseno na tabela (barato, resolve o cone), prever o estado seguinte no latente (a única peça que melhorou o gerador), e pôr o anticolapso onde o colapso acontece — nos estados, com SigReg, sem professor EMA. É exatamente a receita do LeWorldModel, chegada por medição e não por citação: a rodada wm1-sz1 a testa, e o controle wm1det (stop-grad, sem SigReg-z) diz se o SigReg nos estados faz o papel que a receita lhe dá.

Analogia

Cinco remédios para a mesma febre. Quatro atacam o termômetro — fazem a tabela de embedding parecer mais saudável em cada instrumento. Um ataca a causa: obriga o modelo a saber onde vai parar. A tabela do §3 é o que acontece quando se mede o paciente em vez do termômetro.

Perguntas em aberto

A apostila 05 pega a única peça que melhorou o gerador e a transforma na que imagina: o modelo de mundo.