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原文中文，约4000字，阅读约需10分钟。
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内容提要
本文综述了多目标深度学习的算法、理论与应用，强调在复杂任务中平衡多个目标的重要性。研究者提出了基于梯度的多目标优化方法，探讨了寻找Pareto最优解的策略及其在计算机视觉和强化学习等领域的应用潜力。尽管取得了一定进展，但仍面临理论分析不足和高维目标的挑战。
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关键要点
- 本文综述了多目标深度学习的算法、理论与应用，强调平衡多个目标的重要性。
- 研究者提出基于梯度的多目标优化方法，探讨寻找Pareto最优解的策略。
- 多目标优化在计算机视觉和强化学习等领域具有应用潜力，但面临理论分析不足和高维目标的挑战。
- 深度学习在自动驾驶、计算机视觉、自然语言处理和强化学习等领域取得突破性进展。
- 传统单目标优化方法在多任务协同优化和资源约束等复杂需求中存在局限性。
- 多目标优化作为协调多个潜在冲突目标的核心技术框架，正在成为解决复杂系统问题的关键方法。
- 基于梯度的多目标深度学习综述论文《Gradient-Based Multi-Objective Deep Learning: Algorithms, Theories, Applications, and Beyond》发布。
- 多目标优化算法旨在寻找一系列折中解，以满足应用场景中的协同优化要求。
- 基于梯度的多目标优化方法分为寻找单个、有限个和无限个Pareto最优解的算法。
- 损失平衡方法和梯度平衡方法是寻找单个Pareto最优解的主要方法。
- 寻找有限个Pareto解集时需考虑解的快速收敛性和多样性。
- 寻找无限个Pareto最优解的方法包括超网络、偏好条件网络和模型组合。
- 现有的多目标优化理论分析主要集中在收敛性和泛化性两个方面。
- 基于梯度的多目标优化方法在计算机视觉、强化学习、神经架构搜索、推荐系统和大语言模型等领域展现出潜力。
- 多目标优化方法面临理论泛化分析不足、计算开销与高效性问题等挑战。
- 开源了多目标深度学习领域的算法库LibMTL和LibMOON，支持多种多目标算法。
- 本文旨在为多目标深度学习领域提供全面的资源整合，探讨未来发展面临的挑战。
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延伸问答
多目标深度学习的主要应用领域有哪些？
多目标深度学习主要应用于自动驾驶、计算机视觉、自然语言处理和强化学习等领域。
什么是Pareto最优解？
Pareto最优解是指在多个目标之间达到平衡的折中解，无法在不损害其他目标的情况下进一步优化某一目标。
基于梯度的多目标优化方法有哪些主要类型？
基于梯度的多目标优化方法主要分为寻找单个Pareto最优解、有限个Pareto最优解和无限个Pareto最优解的算法。
多目标优化在计算机视觉中的应用是什么？
在计算机视觉中，多目标优化用于多任务密集预测，如语义分割和深度估计，实现任务间的协同提升。
多目标优化面临哪些挑战？
多目标优化面临的挑战包括理论泛化分析不足、计算开销与高效性问题、高维目标与偏好采样挑战等。
LibMTL和LibMOON是什么？
LibMTL是一个支持多任务学习的开源库，LibMOON是一个专注于多目标优化的开源框架，均支持多种算法。
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