I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 9 4 9 ~ 1 9 6 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 9 4 9 - 1 9 6 0           1949       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Rev isiting  self - su perv ised co ntras ti v e learning  f o r im ba la nced  cla ss ificatio       Xia o lin g   G a o 1 , 2 ,   M uh a m m a d   I zz a d Ra m li 1 ,   M a rsh im a   M o hd   Ro s li 1 , 3 ,   Nursu r ia t i J a m i l 1   Sy ed  M o hd   Z a hid   Sy ed  Z a in a l A rif f in 1   1 C o l l e g e   o f   C o m p u t i n g ,   I n f o r mat i c s   a n d   M a t h e m a t i c s ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A ,   S h a h   A l a m M a l a y s i a   2 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   X i n h u a   C o l l e g e   o f   N i n g x i a   U n i v e r si t y ,   Y i n c h u a n ,   C h i n a   3 I n st i t u t e   f o r   P a t h o l o g y ,   L a b o r a t o r y   a n d   F o r e n s i c   M e d i c i n e   ( I - P P e r F o r M ) ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A S h a h   A l a m M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 2 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  9 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       Clas imb a lan c e   re m a in a   fo rm id a b le  c h a ll e n g e   in   m a c h in e   lea rn in g ,   p a rti c u larly   a ffe c ti n g   field s   th a t   d e p e n d   o n   a c c u ra te  c las sifica ti o n   a c ro ss   sk e we d   d a tas e ts,  su c h   a m e d ica ima g in g   a n d   so ftwa re   d e fe c p re d ictio n .   Trad it io n a a p p ro a c h e o fte n   fa il   to   a d e q u a tely   a d d r e ss   th e   u n d e rre p re se n tati o n   o m i n o ri ty   c las se s,  lea d in g   to   m o d e ls  t h a e x h i b it   h ig h   p e rfo rm a n c e   o n   m a jo rit y   c las se b u h a v e   p o o r   p e rf o rm a n c e   o n   c rit ica l   m in o rit y   c las se s.  S e lf - su p e rv is e d   c o n tras ti v e   lea rn i n g   h a b e c o m e   a n   e x trem e ly   e n c o u ra g i n g   m e th o d   fo th is  issu e ,   e n a b li n g   t h e   u ti l iza ti o n   o f   u n lab e l e d   d a ta  t o   g e n e ra te  ro b u st  a n d   g e n e ra li z a b le  m o d e ls.   Th is  p a p e re v iew th e   a d v a n c e m e n ts  in   se lf - su p e rv ise d   c o n tras ti v e   le a rn in g   f o r   imb a lan c e d   c las sifica ti o n ,   fo c u si n g   o n   m e th o d o l o g ies   th a e n h a n c e   m o d e l   p e rfo rm a n c e   th r o u g h   i n n o v a ti v e   c o n tras ti v e   l o ss   f u n c ti o n s   a n d   d a ta  a u g m e n tatio n   stra teg ies .   By   p u l li n g   sim il a in sta n c e c lo se a n d   p u s h in g   d issim il a o n e a p a rt,   th e se   tec h n iq u e h e l p   m it i g a te  th e   b ias e i n h e re n t   in   imb a lan c e d   d a tas e ts.  We  c rit i c a ll y   a n a ly z e   th e   e ffe c ti v e n e ss   o th e se   m e th o d in   d i v e rse   sc e n a rio a n d   p ro p o se   fu t u re   re se a rc h   d irec ti o n s   a ime d   a t   re fin in g   t h e se   a p p ro a c h e f o b ro a d e a p p li c a ti o n   in   re a l - wo rld   se tt in g s.   Th is   re v iew   se rv e a a   g u id e   f o r   re se a rc h e rs  e x p lo r in g   t h e   p o ten ti a o f   c o n tras ti v e   lea rn i n g   t o   a d d re ss   c las imb a lan c e s,  h ig h li g h ti n g   re c e n t   su c c e ss e s a n d   id e n ti fy in g   c ru c ial  g a p s th a t   n e e d   a d d re ss in g .   K ey w o r d s :   C las s   im b alan ce   C o n tr asti v lear n in g   I m b alan ce d   class if icatio n   Self - s u p er v is ed   lear n in g   I m b alan ce   lear n in g   R ep r esen tatio n   lear n in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu h am m ad   I zz ad   R am li   C o lleg o f   C o m p u tin g ,   I n f o r m atics a n d   Ma th em atics,  Un iv er s iti T ek n o lo g i M AR A   ( UiT M)   Sh ah   Alam   4 0 4 5 0 ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia   E m ail:  izza d r am li@ u itm . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   C las s   im b alan ce   s ig n if ican tly   ch allen g es  m ac h in lear n in g ,   p ar ticu lar ly   in   f ield s   r eq u i r in g   p r ec is e   class   p r ed ictio n s   s u ch   as   m ed ical  im ag in g ,   im ag r ec o g n iti o n ,   an d   s o f twar d ef ec p r e d i ctio n   [ 1 ] .   I n   th ese  d o m ain s ,   th d is p r o p o r tio n ate   r ep r esen tatio n   o f   class es  o f t en   b iases   alg o r ith m s   to war d s   th m ajo r ity   class ,   co m p r o m is in g   th e   d etec tio n   o f   less   p r ev ale n t,  b u o f ten   m o r cr itical,   m in o r ity   class es  [ 2 ] .   T r ad itio n al   class if ier s   ty p ically   ex ce wit h   b alan ce d   d atasets   b u s tr u g g le  with   s k ewe d   d is tr ib u tio n s ,   lead in g   to   p o o r   g en er aliza tio n   o f   r ea l - wo r ld   d ata  [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T o   cir cu m v e n th lim itatio n s   o f   lab elled   d atasets ,   s elf - s u p er v is ed   lear n in g   h as  b ec o m r eliab le   o p tio n ,   e n ab lin g   m o d els  to   p r e - tr ain   o n   im m en s q u a n titi es  o f   u n lab eled   d ata  an d   t h en   f in e - tu n t h em   o n   s m aller ,   tag g ed   d atasets ,   im p r o v in g   s u b s eq u en t   task   p e r f o r m an ce   [ 5 ] .   T h is   lear n i n g   p ar a d ig m   is   ex c ep tio n ally   v alu ab le  wh er e   d ata  an n o tatio n   is   co s tly   o r   im p r ac tical  [ 6 ] ,   [ 7 ] .   Am o n g   v ar i o u s   s elf - s u p er v is ed   tech n iq u es,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 4 9 - 1 9 6 0   1950   co n tr asti v lear n in g   h as  b e en   n o tab ly   e f f ec tiv in   m a n ag in g   class   im b alan ce s .   C o n tr asti v lear n in g   tech n iq u es  h elp   to   b etter   r ep r esen u n d e r - r ep r esen ted   class es   b y   en h an cin g   th p r o ce s s   o f   lear n in g   r ep r esen tatio n s   b y   p u llin g   s i m ilar   s am p les  clo s er   an d   p u s h in g   d is s im ilar   o n es  ap ar in   th f ea tu r s p ac e,   wh ich   h as  s h o wn   p r o m is in   h an d lin g   im b ala n ce d   class if icatio n   task s .   I en h an ce s   m o d el  p er f o r m an ce   b y   u tili zin g   co n tr asti v lo s s   f u n ctio n   th at  ac ce n tu ates th d is ti n ctiv en ess   an d   s im ilar ities   b etwe en   s am p les,  th u s   en h an cin g   th m o d el’ s   ca p ac it y   to   g e n er alize   ac r o s s   d iv er s d ata  s ce n ar io s   [ 8 ] .   C o n s id er in g   th r ec en im p r o v em en ts   in   s elf - s u p er v is ed   co n t r asti v lear n in g   f o r   im b alan ce   lear n in g ,   w ex am in h o th ese  em er g in g   ad v an ce m en ts   ca n   en h an ce   th f ield   o f   im b alan ce   class if icat io n .   T h e   p u r p o s o f   th is   wo r k   is   to   ex a m in s elf - s u p er v is ed   c o n tr asti v lear n in g   ap p r o ac h es  th at  h av b ee n   cr ea ted   in   th p ast f iv y ea r s   to   ad d r ess   th is s u o f   im b alan ce d   class if icatio n .   T h aim   is   to   o f f e r   d ir e ctio n   to   ac ad em ics  wh o   ar in ter ested   in   ex p lo r in g   th is   r esear ch   to p ic  i n   th co n tex t o f   class   im b alan ce .     T h s tr u ctu r o f   th is   p ap er   i s   as  f o llo ws in   s ec t io n   2 ,   we  p r o v id co n cise  o v er v iew  o f   th p r o m in e n s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   m eth o d s   an d   im b alan ce   ap p r o ac h es  th at  h av b ee n   d ev is ed .   T h en ,   we  p r o v i d th m eth o d s   u s ed   in   co n d u ctin g   th is   r ev iew.   Sectio n   4   p r o v id es  an   ex t en s iv ex am in atio n   o f   th e   s elf - s u p er v is ed   co n tr a s tiv lear n in g   m eth o d s   th at   h av b ee n   cr ea ted   to   a d d r es s   th ch allen g o f   im b alan ce d   ca teg o r izatio n .   Sectio n   5   p r o v id es  co n clu s io n   to   th r e p o r t,   o f f e r in g   v a lu ab le  in s ig h ts   o n   p o ten tial f u tu r r esear ch .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   2 . 1   Self - s up er v is e d lea rning     S e l f - s u p e r v is e d   l e a r n i n g   ( SS L )   h a s   g a r n e r e d   s i g n i f i c a n t   i n t e r es t   l a t el y   a s   a   v ia b l e   m et h o d   t o   t r a i n   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s   w i t h o u r e q u i r i n g   a n   e n o r m o u s   a m o u n t   o f   l ab e l l e d   d a t a .   SS L   i n v o l v es   a   m o d e l   t h a t   ca n   p r e d i ct  s p e c i f i a t t r i b u t e s   o r   r e l at i o n s h i p s   i n s i d e   t h d a t a   w i t h o u t   d e p e n d i n g   o n   e x t e r n a l   a n n o t a tio n s .   T h i s   e n a b l es   t h m o d e l   t o   a c q u i r e   v a l u a b l e   r e p r e s e n t at i o n s   t h at   c a n   b e   r e f i n e d   f o r   p a r t i c u l a r   d u t i es   i n   t h e   f u t u r e   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .     2 . 1 . 1 P rinciples   o f   s elf - s up er v is ed  lea rning   F i g u r e   1   i l l u s t r a t es   t h e   o v e r a ll   p r o c e s s   o f   s el f - s u p e r v is e d   le a r n i n g ,   w h e r e     r e p r e s e n ts   r aw   d a t a ,     r e p r e s e n t s   l a b e ls .   D u r i n g   t h e   f i r s t   p h a s e ,   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   ( C o n v N et )   a r e   t r a i n e d   t o   r e s o l v e   s p e c i f i c   p r et e x t   t as k .   T h e   p s e u d o   l a b e l s   f o r   p r e t e x t   t as k s   a r e   c r e a t e d   d e p e n d i n g   o n   p a r t i c u l a r   d a t a   f e a t u r e s .   T h C o n v N e t   g e ts   t r a i n e d   t o   a c q u i r e   k n o w l e d g e   o f   e n t i t y   c h a r a c t e r i s t i cs   r e l at e d   t o   t h e   p r e t e x t   t a s k   [ 1 1 ] .   D u r i n g   t r a i n i n g ,   s h a ll o w e r   b l o c k s   o f   t h e   C o n v N e t   p r i m a r i l y   d e t e ct  l o w - l e v e l   g e n e r a l   f e a t u r e s ,   w h i l e   d e e p e r   b l o c k s   c o n c e n t r a t e   o n   i d e n t i f y i n g   h i g h e r   l e v e l s ,   t as k - s p e ci f i c   c h a r a ct e r i s t i cs   l i k e   o b j e c ts ,   s c e n a r i o s ,   a n d   p a r t s   o f   t h i n g s   [ 1 2 ] .   O n c e   t h e   s e l f - s u p e r v i s e d   t r a i n i n g   i s   c o m p l e te ,   v i s u a l   c h ar a c t e r is t i cs   o b t a i n e d   c a n   b e   e f f i c i e n t l y   u t il i z e d   f o r   d o w n s t r e a m   t a s k s ,   p a r ti c u l a r l y   i n   c as e s   w it h   s p a r s d a t a .   P r e - t r a i n e d   m o d e ls   i m p r o v e   p e r f o r m a n c e   a n d   m i ti g a t t h e   i s s u e   o f   o v e r - f i t t i n g .   O n l y   t h e   v i s u a l   c h a r a c t e r i s ti cs   f r o m   t h e   i n i t i a l   l a y e r s   a r e   c o n v e y e d   f o r   t r a i n i n g   t h e   s u p e r v i s e d   d o w n s t r ea m   t as k   [ 1 3 ] .   T h i s   s t r a t e g y   s i g n i f ica n t l y   e n h a n c es   d o w n s t r e a m   t a s k s '   p e r f o r m a n c e   c o m p a r e d   t o   t r a i n i n g   t h e   m o d e l s   f r o m   t h e   b e g i n n i n g   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   H u a n g   e t   a l .   [ 1 6 ]   c a t e g o r i e s   s e l f - s u p e r v is e d   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s   i n t o   t h r ee   g r o u p s :   g e n e r a t i v e ,   c o n t r a s t i v e   a n d   p r e d i c t i v e .   M o s t   v is u a l   c a t e g o r iz a t i o n   p r o b l e m s   b e n e f i t   f r o m   c o n t r a s ti v e   l e a r n i n g   [ 1 7 ] .   T h e   c o n t r a s tiv e   l o s s   f u n c ti o n   i n c r e as e s   t h e   s i m i l a r it y   o f   i m a g e s   t h a t   b e l o n g   t o   t h e   s a m e   o b j e c t   c l a s s .   I t   r e d u c e s   t h e   s i m il a r i t y   b e t w e e n   t h o s e   t h a t   b e l o n g   t o   d i s t i n ct   c l a s s es ,   w h i c h   i s   es p e c i al l y   a d v a n t a g e o u s   f o r   d o w n s t r e a m   o b j e ct   d e t e ct i o n   an d   c l a s s i f i c at i o n   t as k s   [ 1 8 ] .       U n l a b e l e d   D a t a s e t C o n v N e t S e l f - S u p e r v i s e d   P r e - t r a i n i n g K n o w l e d g e   T r a n s f e r P r e d i c t o r P r e t e x t   T a s k L a b e l e d   D a t a s e t C o n v N e t S u p e r v i s e d   D o w n s t r e a m   T a s k P r e d i c t o r D o w n s t r e a m   T a s k     Fig u r 1 .   T h f lo o f   s elf - s u p er v is ed   lear n in g       2 . 1 . 2 .   Co ntr a s t iv lea rning   f ra m ewo r k s   C o n tr asti v lear n in g   is   n e p o p u lar   s elf - s u p er v is ed   m eth o d   an d   h as  d em o n s tr ated   ex ce p tio n al   p er f o r m an ce   ac r o s s   v ar io u s   co m p u ter   v is io n   task s ,   r esu ltin g   in   wid esp r ea d   s u cc ess   in   i m ag e   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   tex t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         R ev is itin g   s elf - s u p ervi s ed   co n tr a s tive  lea r n in g   fo r   imb a la n ce d   cla s s ifica tio n   ( X ia o lin g   Ga o )   1951   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] ,   au d i o   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] ,   an d   v id eo   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   C o n tr a s tiv lear n in g   ex tr ac ts   co m p a r ab le  o r   d is s im ilar   r ep r esen tatio n s   f r o m   d ata  a r r a n g ed   in   p air s   b ased   o n   th eir   s i m ilar ities   o r   d if f er en ce s .   A n   a p p lied   lo s s   f u n ctio n   f o r   co n tr asti v lear n in g ,   k n o w n   as I n f o NC E ,   is :     , + , { } = l og e xp ( + / ) e xp ( + / )   + e xp ( / )     ( 1 )     wh er   r ep r esen ts   th q u e r y   r e p r esen tatio n ,   +   is   th r ep r esen ta tio n   o f   p o s itiv k e y   s am p les  a n d     d en o tes  n eg ativ k ey   s am p les,  with   τ   d en o tin g   tem p er atu r e   h y p er - p ar am eter .   E q u atio n   ( 1 )   en co u r ag es  th e   m o d el  to   clo s ely   alig n   th d e p ictio n s   o f   p o s itiv p air s   an d   d is tan ce   th o s o f   n eg ativ p air s .   C o n tr asti v m eth o d s   [ 2 7 ]   im p lem en th a p p r o ac h   s u g g ested   in   r ef er e n ce   [ 2 8 ]   th at  d en s co n tr asti v e   lear n in g   f ac ilit ates  s elf - s u p er v is ed   v is u al  p r e - tr ain in g   b y   attr ac tin g   p o s itiv s am p le  p ai r in g s   an d   r e p ellin g   n eg ativ o n es.  Mo m en t u m   co n tr ast  ( Mo C o )   [ 1 0 ]   u tili ze s   u n lab eled   d ata  to   cr ea te  p r e - tr ai n ed   m o d els  th at  ca n   b f u r th er   r ef in e d   with   lab elle d   d ata.   C h en   et   a l.   [ 9 ]   u tili ze d   SimCLR  to   attain   s im ilar   r es u lts   as  s u p er v is ed   R esNet - 5 0   m o d el  b y   s o lely   tr ain in g   lin ea r   class if ier   o n   s elf - s u p er v is ed   r ep r esen tatio n s   f r o m   th en tire   I m ag eNe d ataset.   C h en   et  a l .   [ 2 0 ]   u p g r ad ed   Mo C o   to   M o C o   v 2 ,   en a b lin g   c o m p etitiv r esu lts   with   s h o r t   b atch   s ize  tr ain in g   o n   th e n tire   I m ag eNe t   [ 2 9 ] .   B YOL   [ 3 0 ]   an d   SimSiam   [ 3 1 ]   aim   to   m i n im ize  th d is tan ce   b etwe en   p air s   o f   p o s itiv s am p les  an d   an   asy m m etr ic  Siam ese  n etwo r k .   Fig u r 2   illu s tr ates  th p o p u lar   f r am ewo r k s .   Fig u r 2 ( a)   d ep icts   th Mo C o   f r am ewo r k ,   Fig u r 2 ( b )   s h o ws  th SimCL R   f r am ewo r k ,   an d   Fig u r 2 ( c)   illu s tr ates  th B YOL   f r am ewo r k .   C o n t r asti v lear n in g   f r am ewo r k s   aim   to   im p r o v th ag r ee m en b etwe en   s im ilar   im ag es  wh ile   d is tin g u is h in g   th em   f r o m   d is s im ilar   im ag es  u s in g   co n tr asti v lo s s   f u n ctio n .   T h is   p r e - tr ain in g   m eth o d   f o r ce s   th m o d el  to   o b tain   ef f i cien r ep r esen tatio n s .   Ap p r o a ch es  d if f er   in   th ei r   tech n iq u es  f o r   g e n er atin g   p o s itiv an d   n e g ativ im a g p air s   f r o m   u n lab eled   d ata  an d   d a ta  s elec tio n   in   p r e - tr ain in g .   W an g   et  a l.   [ 3 2 ]   an a ly ze   co n tr asti v lear n in g   in   te r m s   o f   th r eg u lar ity   a n d   alig n m en o f   ac q u ir ed   r ep r esen tatio n s .   Ko tar   et  a l.   [ 3 3 ]   co m p r eh en s iv ely   an al y ze   co n tr asti v e   s elf - s u p er v is ed   lear n in g   tech n i q u es.  I t   ex p lo r es  th e f f ec ts   o f   d if f er e n tr ain in g   s tr ateg ies  an d   d ata s ets  o n   p er f o r m an ce   i n   v a r io u s   d o wn s tr ea m   task s ,   co n clu d in g   th at  th ese  ap p r o ac h es si g n if ican tly   ad v a n ce   s tate - of - th e - ar t r ep r esen tatio n   lear n in g .       E n c o d e r M o m e n t u m E n c o d e r I n f o N C E S i m i l a r i t y   E n c o d e r E n c o d e r M a x i m i z e S i m i l a r i t y P r o j e c t i o n   H e a d P r o j e c t i o n   H e a d   M e a n   S q u a r e L o s s S t o p - g r a d E n c o d e r E n c o d e r P r o j e c t i o n   H e a d P r o j e c t i o n   H e a d P r e d i c t o r   ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 2 .   I ll u s tr atio n   o f   t h co n tr asti v lear n in g   f r am ewo r k s   ( a)   Mo C o ,   ( b )   SimCLR,  an d   ( c)   B YOL       2 . 2 .     I m ba la nce  lea rning     2 . 2 . 1 .   Da t a - lev el   Data - lev el  tech n iq u es  en co m p ass   th u tili za tio n   o f   o v er - s am p lin g   an d   u n d er - s am p lin g .   T h d ata - lev el  tech n iq u in v o lv es  alter i n g   th e   tr ain in g   d ata   to   ac h iev an   e q u itab le  d is tr ib u tio n   o f   class es.  T h u n d er - s am p lin g   m eth o d   b alan ce s   th e   d ata  b y   d eletin g   s am p les o f   th m ajo r ity   class ,   wh ich   m ay   r e d u ce   s o m h elp f u l   in f o r m atio n   in   th d atasets .   On   th co n tr ar y ,   th o v er - s am p l in g   m eth o d   b alan ce s   th d ata  b y   au g m e n tin g   th e   m in o r ity   class   with   ad d itio n al  s am p les  b y   r ep ea tin g   o r   g en e r atin g   n ew  in s tan ce s ,   wh ich   ca u s es  th lear n er   to   o v er f it.   C h awla   et  a l.   [ 3 4 ]   cr e ated   s y n th etic   m in o r ity   o v er - s am p lin g   tec h n iq u ( SMOT E )   to   o v e r co m e   th ese  co n ce r n s   b y   g e n er atin g   n ew  in s tan ce s   o f   th m i n o r ity   cla s s   b ased   o n   th k - n ea r est  n e ig h b o r s .   W h en   th e   m in o r ity   class   co n s is ts   o f   n u m er o u s   s m all  s ep ar ate  clu s ter s ,   u s in g   SMOT E   ca n   lead   to   m o r class   o v er lap   an d   r aise  th co m p lex ity   o f   th c lass if icatio n   task   [ 3 5 ] .   Var io u s   s o lu tio n s   h av b ee n   s u g g e s ted   to   tack le  th ese   s h o r tco m in g s   b y   eith er   i n co r p o r atin g   b o th   class es d u r in g   g e n er atio n   o r   as a   s u b s eq u e n t c lean in g   p r o ce s s .   T h e   r e s e a r c h e r   p r o p o s e d   B o r d e r l i n e - S MO T E   [ 3 6 ] ,   w h ic h   o n l y   o v e r s a m p l es   o r   s t r e n g t h e n s   t h b o r d e r l i n e   m i n o r i t y   s a m p l es .   A d a p t i v e   S y n t h e ti c   s a m p l i n g   a p p r o a c h   ( A D A S YN )   [ 3 7 ]   u t i l i z es   a   w ei g h t e d   d i s t r i b u ti o n   t o   a l l o c a te   v a r i o u s   m i n o r i t y   s a m p l es   b a s e d   o n   t h e   l e v e l   o f   l e a r n i n g   c o m p l e x i t y .   S a f e - l e v e l - S M O T E   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 4 9 - 1 9 6 0   1952   [ 3 8 ]   a n d   n o i s e   r e d u c ti o n   a   p r io r i   s y n t h e ti c   o v e r - s a m p l i n g   tec h n i q u e   ( N R A S )   [ 3 9 ]   a r e   m e an t   t o   m i n i m i z e   t h c h a n c e   o f   i n t r o d u c i n g   d i s r u p t i v e   a r t i f i c i al   d a t a   p o i n t s   w it h i n   t h e   m a i n   c l a s s   a r e a .   T h e   s a m p l i n g   w i t h   t h e   m a j o r i t y   ( S W I M )   [ 4 0 ]   a p p r o a c h   u s e s   M a h a l a n o b i s   d is t a n c e   t o   l o c a te   s y n t h e t i c   s a m p l es   b a s e d   o n   b o t h   c l a s s e s '   s a m p l es .   R a d i al - b a s e d   o v e r s a m p l i n g   ( R B O )   [ 4 1 ]   g e n e r at es   m i n o r i t y   o b j e c t s   u s i n g   r a d i a b a s i s   f u n c t i o n s   a n d   p o t e n t ia e s t i m a t i o n .   C o m b i n e d   c l e a n i n g   a n d   r e s a m p l i n g   ( C C R )   [ 4 2 ]   m e t h o d   c l e a n s   m i n o r i t y   o b j e c t   d e c i s i o n   b o r d e r s   a n d   g u i d e s   s y n t h e t i o v e r s a m p l i n g .   S e v e r a w o r k s   h a v e   e x p l o r e d   h o w   t o   i m p r o v e   t h s y n th e t i c   o v e r s a m p l i n g   m e t h o d   t o   b e   s u i t a b l e   f o r   m u l t i - c l a s s   i m b a l a n c e   is s u e s .   M a h ala n o b i s   d i s t a n ce - b a s e d   o v e r - s am p l i n g   ( M D O )   [ 4 3 ]   u s e d   t h e   s a m e   M a h a l a n o b is   d is t a n c e   as   t h e   cl as s   m ea n   o f   e a ch   i n s p e c ti o n .   Z h u   e t   a l .   [ 4 4 ]   p r o p o s e d   k - NN - b a s e d   s y n t h e t i c   m i n o r it y   o v e r s a m p l in g   ( S M O M ) ,   w h i c h   b a l a n c es   m i n o r i t y   s a m p l e   d i r e ct i o n   t o   b u i l d   n e w   p r o t o t y p e s .   S y n t h e t i c   o v e r s a m p l i n g   w i t h   th e   m i n o r i t y   a n d   m a j o r i t y   c l ass e s   ( S OM M )   [ 4 5 ]   u s e   s y n t h e ti c   o v e r s a m p li n g   t o   c r e a t e   s y n t h et i c   s a m p l es   f o r   m in o r i t y   a n d   m a j o r i t y   c l as s e s .     2 . 2 . 2 .   Alg o rit hm - lev el   T h e   i m b a l a n c e   p r o b l e m   i s   s o lv e d   a t   t h e   al g o r i t h m   le v e l ,   u til i z i n g   v a r y i n g   m is c la s s i f i ca t i o n   c o s ts   t o   m a k e   c l as s i f i e r s   p r i o r it i z e   t h e   m i n o r i t y   c l ass   [ 4 6 ] .   I n   t h e   i m b a l a n c e   i s s u e ,   f a ls e   n e g at i v p r e d i c t i o n   s h o u l d   c o s m o r e   t h a n   a   f a l s e   p o s i t i v e   i f   th e   m i n o r i t y   c l a s s   is   p o s it i v e   in   c l a s s i f i c at i o n   o u t c o m e s .   C las s i f i c a ti o n a l   m e t h o d s   c a n   i n c l u d e   t h es e   e x p e n s es   d u r i n g   m o d e l   t r a i n i n g   t o   r e d u c e   im b a l a n c e d   d a t a .   T h e   c l ass i c   Ad a - b o o s t   a l g o r i t h m   r e d u c e s   c l a s s i f i e r   g e n e r a t i o n   e r r o r .   S u n   e t   a l .   [ 4 7 ]   s t u d i e d   m e t a - t e c h n i q u e s   f o r   u n b a l a n c e d   d a t a .   T h e y   c o m b i n e d   c o s t - s e n s it i v e   l ea r n i n g   w i t h   Ad a B o o s t   t o   d e v e l o p   t h r e e   c o s t - s e n s it i v e   b o o s ti n g   m e t h o d s   to   i m p r o v e   p o s i t i v c l a s s   c a t e g o r i z at i o n .   B es i d es ,   L i n   e t   a l .   [ 4 8 ]   p r o p o s e d   t h e   l o s s   f u n c t i o n   o f   F o c a l   L o s s ,   i n   w h i c h   a   p e n a l t y   i s   a p p l i e d   f o r   e a c h   c a t e g o r y   u t il i z i n g   c o s t   m a t r i x .   I n c r e a s t h e   w ei g h t   o f   t h e   m i n o r i t y   c l a s s   t o   r e d u c e   t h p o s s i b il i t y   o f   t h e   cl a s s   b ei n g   m i s c la s s i f i e d .   C l a s s - b a l a n ce d   ( CB )   f o c a l   l o s s   [ 4 9 ]   a d d s   a   cl a s s - b a l a n c e d   f a ct o r   f o r   c l a s s   d is p e r s i o n .   T h i s   r e c a li b r at i o n   e n s u r es   t h at   t h e   m o d el   p r io r i t i z es   c la s s e s   b a s e d   o n   t h e i r   d a t a   r e p r e s e n t a t i o n ,   l o w e r i n g   t h i n f l u e n c e   o f   t h m a j o r i t y   cl as s .   p r o g r es s i v m a r g i n   l o s s   ( PM L )   [ 5 0 ]   w eig h t s   d e c is i o n   b o r d e r   s a m p l es   b e c a u s t h e y   d e f i n c la s s   s e p a r a t i o n s .   L o n g - t a il e d   m u l t i - l a b el   d a t as et s   a r e   c o m p l e x   e n o u g h   t o   o p t i m i ze   w i t h   s i n g l e - l a b el   as s u m p t i o n s .   T h e   e m p i r i c a l   f i n d i n g s   il l u s t r a te   t h a t   t h e   i m p r o v e m e n t   o f   t h e   p r e c i s i o n   o f   t h e   l o s s   f u n c t i o n   v a r i e s   wi t h   d i f f e r e n d a t a s e ts .   Al g o r i t h m - l e v e a p p r o a c h e s   l ac k   f l e x i b il i t y   c o m p a r e d   t o   d a t a - l e v e a l t e r n a ti v e s   [ 5 1 ] .     2 . 2 . 3 .   E ns em ble le a rning   E n s em b le  lear n in g   e n h an ce s   p r ed icted   ac cu r ac y   b y   co m b in in g   p r ed ictio n s   f r o m   m an y   m o d els.   E n s em b le  lear n in g   in clu d es  b ag g in g ,   b o o s tin g ,   an d   s tack in g   m eth o d s   [ 5 2 ] .   E n s em b le  m e th o d s   ar f r eq u en tly   em p lo y ed   to   ad d r ess   th is s u o f   class   im b alan ce .   Fo r   e x am p le,   C h awla   et  a l.   [ 5 3 ]   p r o p o s e d   SMOT E B ag g in g ,   wh ich   u s es  b ag g in g   an d   SMO T E   to   b u ild   m u lti - class if ier s   t o   d iv er s if y   f a k s am p les.  SMOT E B o o s g en er ates  s y n th etic  m in o r ity   class   s am p les  th r o u g h o u ea c h   b o o s tin g   it er atio n   u s in g   SMOT E   an d   a   b o o s tin g   tech n i q u e.   Seif f er [ 5 4 ]   in tr o d u ce d   R USB o o s t,  m eth o d   t h at  u tili ze s   r an d o m   u n d er s am p lin g .   R USB o o s ca n   d ec r ea s tr ain in g   tim wh ile  u tili zin g   Ad aBo o s to   en h an ce   p er f o r m an ce .   L v   et  a l.   [ 5 5 ]   im p l em en ted   th o v e r - s am p lin g   SMOT E   an d   Ad aB o o s alg o r ith m   to   b alan ce   cr e d it  ca r d   co n s u m p tio n   d ata.   E v id en ce   s h o ws  th at  SMOT E - Ad aBo o s ex ce ed s   Ad aBo o s t.  I leb er et  a l.   [ 5 6 ]   s u g g ested   m ac h i n lear n in g   ap p r o ac h   f o r   id en tify in g   i n s tan ce s   o f   cr ed i ca r d   f r au d ,   an d   th d ataset   was  r eb alan ce d   u s in g   SMO T E .   Su   et  a l.   [ 5 7 ]   p r o p o s ed   m o d el  th at  u tili ze s   SMOT E - Ad aBo o s t.  T h r es u lts   d em o n s tr ate  en h an ce d   id en tific atio n   o f   th e   in ten d ed   o b jectiv o f   th c o m b at  tar g et  in   th p r esen ce   o f   d is p r o p o r tio n ate  d ata.   E d war d   et  a l.   [ 5 8 ]   p r esen n o v el  r eb alan cin g   f r am ewo r k ,   in co r p o r atin g   SMOT E   a n d   clu s ter - b ased   u n d er s am p lin g   tech n iq u e   ( SC UT ) an d   r ec u r s iv f ea tu r elim in ati o n   ( R FE)   f o r   im p r o v ed   m u lti - class   clas s if icatio n   p er f o r m an ce   in   ad d r ess in g   th e   ch allen g es  o f   im b alan ce d   m e d ical  d atasets .   Gao   et  a l.   [ 5 9 ]   ex p lo r t h ef f ec tiv e n ess   o f   co m b in in g   SMOT E   with   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   m o d els  an d   th b o o s tin g   m eth o d   to   ad d r ess   im b alan ce d   im ag e   class if icatio n   task s .   T h b o o s tin g   en s em b le  tech n iq u e   is   g en er ally   m o r e f f ec tiv t h an   u s in g   s in g le   class if ier   to   ad d r ess   th is s u o f   class   im b alan ce .   I t sh o ws s u p er io r   p er f o r m an ce   in   r eso lv i n g   th is   is s u e.       3.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h r esear ch   tech n iq u es  p ar p r im ar ily   f o c u s es  o n   th p lan n in g ,   ex ec u tio n ,   an d   p r esen tatio n   o f   th e   r ev iew  f in d in g s .   I n itially ,   th r elev an r esear ch   q u esti o n s   o n   s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v le ar n in g   m eth o d s   f o r   h an d lin g   im b alan ce d   d ata  ar e   f o r m u late d   an d   d ef in e d .   Sec o n d ,   th r elev an liter atu r an d   r elate d   f ac ts   ar e   ex tr ac ted   b y   s ea r ch in g   v ar io u s   d atab ases .   Fin ally ,   s y s tem atic  r ev iew  o f   th e   r esu lts   r ep o r t i s   wr itten .     3 . 1   Resea rc h que s t io ns   T h in itial  s tag i n   ca r r y in g   o u s y s tem atic  r e v iew  in v o lv es  id en tify in g   th e   r esear ch   q u esti o n .   T h is   p h ase  s h o u ld   b co n cise a n d   s tr aig h tf o r wa r d .   T h ese  ar th r esear ch   in q u ir ies with in   th s c o p o f   th is   s tu d y :   Q1 : Wh at  is   th p r esen t statu s   o f   r esear ch   o n   s elf - s u p e r v is ed   co n tr asti v lear n in g   f o r   im b al an ce d   d ata?     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         R ev is itin g   s elf - s u p ervi s ed   co n tr a s tive  lea r n in g   fo r   imb a la n ce d   cla s s ifica tio n   ( X ia o lin g   Ga o )   1953   Q2 :   W h at  is   th m o s ef f ec ti v ap p r o ac h   u s in g   s elf - s u p e r v is ed   co n tr asti v lear n in g   to   ad d r ess   im b alan ce d   d ata  class if icatio n   Q3 : Wh at  ar th m o s t c r itical  g ap s   an d   s h o r tco m in g s   in   th r ev iewe d   r esear ch ?     3 . 2 .     Sea rc h   s t ra t eg y   T h s ea r ch   was  co n d u cted   u s in g   s p ec if ic  ter m s ,   s u ch   as  "I m b alan ce co m b in ed   with   t h "AN D"   o p er ato r   an d   "c o n tr asti v lea r n in g "   alo n g   with   v ar io u s   s y n o n y m s ,   as  in d icate d   in   T ab l 1 .   T o   en s u r e   th e   s u r v ey   in clu d e d   o n ly   r elev a n s cien tific   wo r k s ,   ad d itio n al  m o d if icatio n s   wer im p lem en ted   in   ea ch   s ea r ch   en g in e.   T h ese  m o d if icatio n s   ex clu d ed   a n y   p u b licatio n s   o t h er   th an   jo u r n al  an d   co n f er e n ce   p ap er s ,   th er e b y   r ef in in g   t h s ea r ch   r esu lts .     3 . 3 .     C rit er ia   f o i nclus io n a nd   ex clus io n   C r iter ia  f o r   in clu s io n   wer e s tab lis h ed   to   ca teg o r ize  a r ticles  r etr iev ed   f r o m   s cien tific   d atab ases ,   en s u r in g   th co llectio n   o f   p e r tin en in f o r m atio n   r elate d   to   t h r esear ch   in q u ir ies.  On ly   d o cu m en ts   th at  m et   th ese  s p ec if ic  cr iter ia,   as  o u tli n ed   in   T ab le   2 ,   wer e   co n s id er ed   f o r   f u r th e r   a n aly s is .   T h is   a p p r o ac h   h elp ed   to   f o cu s   th r e v iew  o n   r elev an t p u b licatio n s   th at  d ir ec tly   a d d r e s s ed   th r esear ch   q u esti o n s .     3 . 4 .     Co nd uct ing   re v iew  pro ce s s   T h i s   s e ct i o n   d e t ai ls   t h p r a c ti ca l   e x e c u ti o n   o f   t h r e v i ew   d e p ic t e d   i n   F i g u r 3 .   T h e   p r o c ess   en t a i l e d   t h i d e n t i f i c at i o n ,   s c r e e n i n g ,   a s s ess m e n t   o f   e l i g i b i l it y   a n d   i n c l u s io n .   T h i s   s t r a i g h t f o r w a r d   g r a p h i c   c l e a r l y   s h o ws   t h e   m e t h o d i c a l   a p p r o a c h   t o   c h o o s i n g   r e l e v a n t   s t u d i es   f o r   r e v iew .   A   t i m e   f r a m o f   u p   t o   f i v e   y e a r s   w a s   s e t   t o   c a p i t a li z e   o n   n e w   r e s e a r c h   f i n d i n g s   a n d   i n c o r p o r a t e   a d d i t i o n a l   u s e f u l   i n f o r m a t i o n   i n t o   t h e   s t u d y .   I n i t i a ll y ,   t h e   8 4 2   p a p e r s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   A C M   Di g i t al   L i b r a r y ,   I E E E   E x p l o r e ,   S c i e n c e D i r e c t ,   S p r i n g er L i n k ,   a n d   S c o p u s   d a t a b a s es   w e r e   r e f i n e d   b a s e d   o n   t h e   s p e c i f i e d   c r i t e r i a   f o r   i n c l u s i o n   a n d   e x c l u s i o n .   U lt i m at e l y ,   a   t o t a l   o f   7 9 8   a r t i c l es   w e r e   d e e m e d   i n e li g i b l a n d   e x c l u d e d ,   w h i l e   4 4   a r t i cl es   m e t   t h e   c r i t e r ia   a n d   w e r e   c o n s i d e r e d   a d m is s i b l e .       T ab le  1 .   Qu e r y   f o r   s ea r ch   Mai n   s e arc h   s t ri n g   (" Im b a l a n ce "   o r   " u n b al a n c e"   o r   " s k e w " an d   ( " c l a s s i f i ca t i o n "   o " rec o g n i t i o n " a n d   (" Se l f - s u p er v i s e d "   o " U n s u p erv i s e d " )   a n d   (" c o n t r as t i v e   l ear n i n g "   o " c o n t r as t i v e   met h o d "   o r   " c o n t ra s t i v t ec h n i q u e " )     T ab le  2 .   T h cr iter io n   f o r   s elec tio n   In c l u s i o n   E x cl u s i o n   Cri t er i o n   E n g l i s h   art i c l e   N o n - E n g l i s h   ar t i c l e   W h e t h er  t h l i t e rat u r i s   i n   E n g l i s h   S i n ce   2 0 19   Bef o re  2 0 1 9   A   t i me l i n e   J o u r n a l   art i c l e   a n d   co n fer en ce  p r o ce ed i n g   Bo o k   a n d   re v i e w   G en re   o l i t er at u re         S t a r t C h o o s e   d i g i t a l   l i b r a r i e s S e a r c h   s t r a t e g y I n i t i a t e   p i l o t   s e a r c h M o s t   k n o w n   s t u d i e s   f o u n d ? S e a r c h   s t r i n g   r e f i n e m e n t R e t r i e v e   i n i t i a l   p r i m a r y   s t u d y   l i s t ( 8 4 2 ) D i g i t a l l i b r a r i e s ·   A C M   D i g i t a l   L i b r a r y ( 8 5 ) ·   I E E E   E x p l o r e ( 1 8 6 ) ·   S c i e n c e D i r e c t ( 4 9 3 ) ·   S p r i n g e r L i n k ( 2 0 ) ·   S c o p u s ( 5 8 ) B a s e d   o n   t i t l e   a n d   a b s t r a c t ,   e x c l u d i n g   p r i m a r y   r e s e a r c h ( 1 2 6 ) F u l l - t e x t   p r i m a r y   s t u d i e s   a r e   e x c l u d e d ( 4 4 ) F i n i s h   l i s t i n g   p r i m a r y   s t u d i e s ( 4 4 ) E n d N Y     Fig u r 3 .   Flo d ia g r am   o f   th p r o p o s ed   s ea r ch   s tu d y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 4 9 - 1 9 6 0   1954   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   4 . 1 .     Ans wer i ng   t he  re s ea rc h que s t io ns   T h is   s tu d y   an aly s es p r ev io u s   r esu lts   to   ad d r ess   th th r ee   r ese ar ch   in q u ir ies alr ea d y   o u tlin ed .     Q1 : Wh at  is   th cu r r en t state  o f   r esear ch   o n   s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   f o r   im b ala n ce d   d ata?     Self - s u p er v is ed   co n tr asti v le ar n in g   h as  ac q u ir ed   s ig n if ican atten tio n   i n   th e   r esear ch   co m m u n ity   f o r   ef f icien tly   lear n in g   r e p r esen ta tio n s   f r o m   u n lab eled   d ata.   T u   et  a l.   [ 6 0 ]   in tr o d u ce d   AAG,   wh ich   m ak es  u s o f   an   au x iliar y   a u g m e n tatio n   s tr ateg y   an d   GNT - Xe n lo s s .   Similar ly ,   T ian   et  a l.   [ 6 1 ]   p r o p o s ed   co n s tr ain e d   co n tr asti v d is tr ib u tio n   lear n i n g   f o r   a n o m aly   d etec tio n   ( C C D) ,   an   ap p r o ac h   f o r   an o m aly   d etec tio n   in   m ed ical   p h o to s   u s in g   lim ited   co n tr a s tiv d is tr ib u tio n   lear n in g ,   wh ich   f o cu s es  o n   lear n in g   f in e - g r ain e d   f ea tu r e   r ep r esen tatio n s   th r o u g h   co n tr asti v lear n in g   with   p r etex co n s tr ain ts .   Gao   et  a l.   [ 6 2 ]   p r o p o s ed   d is till ed   co n tr asti v lear n in g   ( Dis C o )   as  way   to   m itig ate  th p er f o r m a n ce   d eter io r atio n   o f   SS L   o n   lig h tweig h m o d els.  Yao   et  a l.   [ 6 3 ]   i n v esti g ated   SS L   o n   elec tr o n i h ea lth   r ec o r d s   u s in g   g r a p h   k er n el  in f o m ax s h o wca s in g   th s u cc ess   o f   co n tr asti v lear n in g   in   th is   d o m ai n .   Fu r th er m o r e,   Kan g   et  a l.   [ 6 4 ]   f o cu s ed   o n   lo n g - tailed   lear n in g   a n d   im p r o v in g   f ea tu r e x tr ac to r s   an d   class if ier s   f o r   im b alan ce d   d ata  t h r o u g h   co n tr asti v e   p r etr ain in g   an d   f ea tu r n o r m a lizatio n .   T r äu b le  et  a l.   [ 6 5 ]   i n tr o d u ce d   a   n o v el  co n t r asti v lo s s   f o r   b r ain   a g e   p r ed ictio n   o n   3 s tiff n ess   m ap s ,   aim in g   to   im p r o v g e n er a lizatio n   ac r o s s   n o n - u n if o r m ly   d is tr ib u ted   d ata  in   m ed ical  im ag in g   d ata.   Q2 W h at  is   th m o s ef f ec tiv ap p r o ac h   u s in g   s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   to   ad d r ess   im b alan ce d   d ata  class if icatio n   B ased   o n   c o n tr asti v SS L ,   r esear ch er s   h a v p r o p o s ed   s ev er a in n o v ativ tec h n iq u es   an d   s tr ateg ies  to   en h an ce   r ep r esen tatio n   lear n i n g .   T h ese  ap p r o ac h es  aim   to   im p r o v e   th r o b u s tn ess   o f   cla s s if ier s ,   p ar ticu lar ly   in   th co n tex t o f   s k ewe d   ca te g o r y   d is tr ib u tio n s .   B y   ad d r ess in g   th ese  ch allen g es,  th e y   ef f e ctiv ely   co n tr ib u te  to   s o lv in g   im b alan ce d   class if icatio n   is s u es.   Var io u s   m eth o d s   h av b ee n   p r o p o s ed   to   en h a n ce   s elf - s u p er v is ed   lear n in g ,   s u ch   as d ev is in g   s am p lin g   s tr ateg ies  th at  en s u r m in o r it y   class es  ar ad e q u ately   r ep r esen ted   in   t h co n tr asti v lea r n in g   p r o ce s s .   Fo r   ex am p le,   m o d el - Awa r e   K - ce n ter   [ 6 6 ]   im p r o v ed   co n tr asti v lear n in g   o n   im b alan ce d   s ee d   d ata  is   al s o   ex p lo r ed   th r o u g h   an   o p e n - wo r l d   s am p li n g   f r am ewo r k ,   wh ich   s tr ateg ically   s elec ts   u n lab eled   d ata   f r o m   ex ter n al  s o u r ce s   to   lear n   g en er aliza b le ,   b ala n c ed ,   an d   d iv e r s r ep r esen tatio n s .   Yan g   et  a l.   [ 6 7 ]   s u g g ested   n o v el  h y p e r g r a p h   co n tr asti v lear n in g   m o d el  ( I S - HGCL)   th at  u tili ze s   h y p er g r ap h s   to   tack le  th p r o b le m s   o f   im b alan ce   an d   lo n g - tail d is tr ib u tio n   in   g r ad u a te  d ev elo p m e n t p r e d ictio n s .   Ad ju s tin g   th m ar g in   o r   we ig h tin g   th co n tr asti v lo s s   b ased   o n   class   d is tr ib u tio n   o r   s am p le   h ar d n ess ,   m ak es  th m o d el   s en s itiv to   th lear n in g   d if f icu lty   o f   d i f f er en class es.  T h e   SC o R [ 6 8 ]   f r am ewo r k   in tr o d u ce s   s u b m o d u lar   co m b in ato r ial  lo s s   f u n ct io n s   th at  ef f ec tiv ely   ad d r ess   th ch allen g es  p o s ed   b y   class   im b alan ce .   E m p ir ic al  ev id en ce   d em o n s tr ates  th at  th ese  g o als  s u r p ass   th m o s ad v an ce d   m etr i c   lear n er s   n o av ailab le  b y   as  m u ch   as  7 . 6 in   im b alan ce d   class if icatio n   task s .   W an g   et  a l.   [ 6 9 ]   th n o v el   f o ca C L   was  p r o p o s ed   with   s atellite  im ag es,  an d   Alen ez et   a l.   [ 7 0 ]   in tr o d u ce d   th in n o v ativ W - s h ap ed   C L   m o d el  u tili zin g   s k i n   lesi o n   p h o to s   as  d atasets .   Similar ly ,   Z h an g   et  a l.   [ 7 1 ]   ap p lied   co n tr asti v lear n in g   with   a   weig h ted   lo s s   f u n ctio n   to   im b alan ce d   d atasets   in   th f ield   o f   h ea lth ca r e.   Au d ib er et  a l.   [ 7 2 ]   in tr o d u ce   n ew   m u lti - lab el  co n tr asti v lo s s   th at  ad ap ts   th co n v en tio n al  co n tr asti v lear n in g   f r am ewo r k   to   h an d le  d atasets   with   lo n g - tailed   d is tr ib u tio n   b etter .   Oth er   ef f ec tiv s tr ateg y   cu r r en tly   b ein g   u s ed   o r   ac tiv e ly   r esear ch ed   in clu d e   h y b r i d   lear n in g   ap p r o ac h es  an d   ar ch itectu r al  i n n o v atio n s .   T ah er   et  a l.   [ 7 3 ]   wer ass ig n ed   th g o al  o f   d e v elo p in g   a   f r am ew o r k   th at  wo u ld   im p r o v p er f o r m a n ce   b y   in teg r atin g   co n tr asti v a n d   g en e r ativ task s   to   lear n   b o th   g lo b al  an d   l o ca p r o p er ties .   Kallid r o m itis   et  a l.   [ 7 4 ]   in tr o d u ce   n o v el  f r am e wo r k   co m b in in g   c o n tr asti v l ea r n in g   with   n e u r al  p r o ce s s es  to   en h an ce   tim s e r ies  f o r ec asti n g   with o u r ely in g   o n   p r e - d ef i n ed   d ata  au g m en tatio n s ,   s h o win g   s ig n if ican im p r o v em en ts   in   d iv er s d atasets .   Yan g   et  a l.   [ 7 5 ]   p r o p o s ed   p r o to ty p ical  co n tr asti v lear n in g   ( Pro C L ) ,   wh ich   in teg r ates  co n tr asti v lear n in g   with   clu s ter in g   an d   allo ca tes  weig h ts   to   n eg ativ s am p les  b ased   o n   th e   d is tan ce   to   th p r o to ty p e.   T ab le  3   b r ief l y   o v er v iews  s o m o f   th m o s ef f ec tiv m eth o d s   o f   r esear ch   o n   s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   a p p licatio n s   in   im b alan ce   class if icatio n .   Q3 : Wh at  ar th m o s t c r itical  g ap s   an d   s h o r tco m in g s   in   th r ev iewe d   r esear ch ?   Self - s u p er v is ed   c o n tr asti v le ar n in g   with   v a r io u s   s tr ateg ie s   s ig n if ican tly   e n h an ce s   r ep r esen tatio n   lear n in g   an d   ad d r ess es  th im b alan ce d   d ata  class if icatio n   p r o b lem .   Ho wev e r ,   th er a r s till   n o tab le  g ap s   an d   d ef icien cies  in   th ese  a p p r o ac h es  th at  n ee d   to   b ad d r ess ed .   T h ese  g ap s   ar e   cr itical  f o r   o n g o in g   r esear ch   a n d   th s u cc ess f u l im p lem en tatio n   o f   p r a ctica l a p p licatio n s .   First,  m o d els  b ased   o n   s elf - s u p er v is ed   c o n tr asti v lear n in g ,   esp ec ially   th o s in v o lv in g   lar g e - s ca le   d ata  au g m en tatio n   an d   co m p lex   s am p lin g   s tr ateg ies,  ca n   b co m p u tatio n ally   in ten s iv e   an d   r eq u ir m an y   h ar d war e   r eso u r ce s   [ 7 6 ] .   Seco n d ,   c o n tr asti v lea r n in g   m eth o d s   ar s u s ce p tib le   to   d ata  q u al ity .   I n   ca s es  wh er e   th d ata  is   n o is y   o r   co n tain s   m an y   o u tlier s ,   th ef f ec tiv e n ess   o f   co n tr asti v lear n in g   m ay   b r ed u ce d ,   s o   d iv er s d ata  au g m e n tatio n   t ec h n iq u es  ar n ee d ed   [ 7 7 ] .   L astl y ,   m o d els  tr ain ed   u s in g   s elf - s u p e r v is ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         R ev is itin g   s elf - s u p ervi s ed   co n tr a s tive  lea r n in g   fo r   imb a la n ce d   cla s s ifica tio n   ( X ia o lin g   Ga o )   1955   co n tr asti v lear n in g   m ay   o v e r f it  th ch ar ac ter is tics   o f   th e   tr ain in g   d ata,   esp ec ially   wh en   u s in g   lar g am o u n ts   o f   au g m en tatio n   o r   s p ec if ic  s a m p lin g   s tr ateg ies,  wh ich   m a y   h u r t g e n er aliza tio n   [ 7 8 ] .       T ab le  3 .   Su m m a r y   o f   r ec e n t liter atu r o n   co n tr asti v SS L   in   i m b alan ce d   class if icatio n   S t r a t e g y   R e f e r e n c e s   D a t a s e t   A d v a n t a g e   D i sad v a n t a g e   A u g m e n t a t i o n   S t r a t e g y   M o C o - C X R   R e f .   [ 7 9 ]   C h e X p e r t   Pre - t r a i n i n g   i s   p a r t i c u l a r l y   a d v a n t a g e o u s w h e n   t h e r e   i a   sca r c i t y   o f   l a b e l l e d   t r a i n i n g   d a t a   T h e   p e r f o r ma n c e   g a i n s   d i m i n i sh   a s   t h e   q u a n t i t y   o f   l a b e l l e d   t r a i n i n g   d a t a   i n c r e a s e s   M e t a - Le a r n i n g   M e d A u g   R e f .   [ 8 0 ]   C h e X p e r t ,   U t i l i z e   p a t i e n t   me t a d a t a   f o r   c h o o s i n g   p o si t i v e   p a i r s   a n d   1 4 . 4 %   h i g h e r   i n   t h e   a v e r a g e   A U C   t h a n   b a s e l i n e   sel e c t i n g   h a r d   n e g a t i v e   p a i r u s i n g   met a d a t a   d i d   n o t   y i e l d   i mp r o v e me n t o v e r   t h e   b a se l i n e   H y b r i d   Le a r n i n g   M I C Le   R e f .   [ 8 1 ]   D e r mat o l o g y ,   C h e X p e r t   Th e   me t h o d   s i g n i f i c a n t l y   i mp r o v e t h e   a c c u r a c y   o f   m e d i c a l   i m a g e   c l a ss i f i e r s   I t   may   s t i l l   r e q u i r e   a   su b s t a n t i a l   a mo u n t   o f   u n l a b e l e d   d a t a   t o   a c h i e v e   o p t i m a l   p e r f o r ma n c e   S a mp l i n g   S t r a t e g y   M A K   R e f .   [ 6 7 ]   I mag e N e t - 1 0 0 - LT   E f f e c t i v e l y   e n h a n c e t h e   q u a l i t y   o f   l e a r n e d   r e p r e s e n t a t i o n b y   st r a t e g i c a l l y   sel e c t i n g   u n l a b e l e d   d a t a   f r o m e x t e r n a l   s o u r c e s   c h a l l e n g e s re l a t e d   t o   d a t a   i m b a l a n c e   a n d   d i s t r a c t i o n   f r o m   o u t - of - d i s t r i b u t i o n   sam p l e s   A d j u st i n g   c o n t r a s t i v e   l o ss   A F C R e f .   [ 8 2 ]   F M N I S T,   I S I C   2 0 1 8   I t   o u t p e r f o r m s   C a n d   F C L   i n   t e r ms  o f   b o t h   w e i g h t e d   a n d   u n w e i g h t e d   c l a ss i f i c a t i o n   a c c u r a c i e s   I t   r e q u i r e s   c a r e f u l   t u n i n g   o f   h y p e r p a r a me t e r s   r e s u l t i n g   i n   a   c o m p l i c a t e d   t r a i n i n g   p r o c e s s   S a mp l i n g   S t r a t e g y   S D C LR   R e f .   [ 8 3 ]   C I F A R - 10 - LT,   C I F A R - 100 - L T,   I mag e N e t - LT   I t   f o c u s e o n   d i f f i c u l t - to - l e a r n   samp l e s ,   w h i c h   e n h a n c e t h e   mo d e l 's   a b i l i t y   t o   g e n e r a l i z e   b e t t e r   a c r o ss   v a r i o u s   c l a ss e s   I t   may   l e a d   t o   t h e   e x c l u s i o n   o f   s o m e   u sef u l   i n f o r ma t i o n   S a mp l i n g   S t r a t e g y   B C L     R e f .   [ 8 4 ]   C I F A R - 10 - LT,   C I F A R - 100 - L T,   I mag e N e t - L T,   i N a t u r a l i s t 2 0 1 8   I n c o r p o r a t e c l a s s a v e r a g i n g ,   w h i c h   b a l a n c e s   t h e   g r a d i e n t   c o n t r i b u t i o n f r o m n e g a t i v e   c l a sses   I t   may   r e q u i r e   m o r e   c o m p u t a t i o n a l   r e so u r c e s   a n d   c a r e f u l   t u n i n g   o f   h y p e r p a r a me t e r t o   a c h i e v e   o p t i ma l   p e r f o r m a n c e   A d j u st i n g   c o n t r a s t i v e   l o ss   K C L   R e f .   [ 8 5 ]   I mag e N e t - L T,   i N a t u r a l i s t 2 0 1 8   E f f e c t i v e l y   b a l a n c e s t h e   n u m b e r   o f   p o s i t i v e   i n s t a n c e a c r o s s c l a ss e s   I t   may   n o t   f u l l y   l e v e r a g e   a l l   a v a i l a b l e   i n st a n c e s   f r o t h e   s a me   c l a ss   f o r   p o si t i v e   p a i r   c o n st r u c t i o n   S a mp l i n g   S t r a t e g y   CL   R e f .   [ 8 6 ]   I S I C 2 0 1 8 ,   A P TO S 2 0 1 9   En h a n c e d   t h e   c r o ss - e n t r o p y   me t h o d   b y   e f f e c t i v e l y   d i s t i n g u i sh i n g   mi n o r i t y   a n d   ma j o r i t y   c l a sses  i n   t h e   f e a t u r e   s p a c e .   Th e   r i s k   o f   o v e r f i t t i n g ,   p a r t i c u l a r l y   w h e n   r e s a mp l i n g   i s a p p l i e d   t o   mi n o r i t y   c l a sse s   A r c h i t e c t u r a l   i n n o v a t i o n   H C Le   R e f .   [ 8 7 ]   I S I C 2 0 2 0   B R A C S ,   R EFU G E   I t   a c q u i r e s   c o n si s t e n t   c h a r a c t e r i st i c s   o f   t h e   d o m i n a n t   c l a ss a n d   a v o i d b e i n g   t r a i n e d   o n   t h e   i n f r e q u e n t   a n d   v a r i e d   mi n o r i t y .   I t   may   l i m i t   i t s a b i l i t y   t o   g e n e r a l i z e   w e l l   t o   u n s e e n   m i n o r i t y   c l a ss   i n s t a n c e s   A d j u st i n g   c o n t r a s t i v e   l o ss   TSC   R e f .   [ 8 8 ]   C I F A R - 10 - LT,   C I F A R - 100 - L T,   I mag e N e t - L T,   i N a t u r a l i s t 2 0 1 8   En h a n c e s t h e   se p a r a b i l i t y   o f   mi n o r i t y   c l a sse s a n d   l e a d t o   b e t t e r   g e n e r a l i z a t i o n   i n   l o n g - t a i l e d   r e c o g n i t i o n   t a sk s   M a y   n o t   y i e l d   t h e   a n a l y t i c a l   o p t i ma l   so l u t i o n   f o r   p o i n t o n   a   h y p e r s p h e r e   A r c h i t e c t u r a l   i n n o v a t i o n   S S C L   R e f .   [ 8 9 ]   S a l i n a s ,   P a v i a   U n i v e r s i t y ,   a n d   B o t sw a n a   S t r e a m l i n e s   t h e   t r a i n i n g   p r o c e d u r e   b y   o b v i a t i n g   t h e   n e c e ss i t y   f o r   man u a l   a n n o t a t i o n   Th e   e f f e c t i v e n e ss  o f   t h e   a c q u i r e d   r e p r e s e n t a t i o n s   i s   h i g h l y   d e p e n d e n t   o n   t h e   f o r m u l a t i o n   o f   t h e   p r e l i mi n a r y   t a s k s   H y b r i d   Le a r n i n g   Le v e r a g e s   C r o ss - d o m a i n   C N N   R e f .   [ 9 0 ]   H y p e r sp e c t r a l   i ma g e s   Ef f e c t i v e l y   c a p t u r e t r a n sf e r a b l e   r e p r e s e n t a t i o n s   f r o l a r g e   a m o u n t o f   u n l a b e l e d   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e s   A   si g n i f i c a n t   c h a l l e n g e   a r i ses   i n   mai n t a i n i n g   s p e c t r a l   h o m o g e n e i t y   w h e n   u si n g   l a r g e r   r e g i o n s   f o r   p se u d o - l a b e l i n g   A r c h i t e c t u r a l   i n n o v a t i o n   I S D   R e f .   [ 9 1 ]   I mag e N e t   Ef f e c t i v e l y   u t i l i z e s   a   so f t   s i mi l a r i t y   a p p r o a c h   f o r   n e g a t i v e   i ma g e s   Th e   i t e r a t i v e   d i st i l l a t i o n   p r o c e d u r e   may   n e c e s si t a t e   a d d i t i o n a l   c o m p u t a t i o n a l   r e s o u r c e s .   H y b r i d   Le a r n i n g   P r o C o   R e f .   [ 9 2 ]   I S I C 2 0 1 8 ,   A P TO S 2 0 1 9   A   c o m p r e h e n s i v e   a p p r o a c h   t o   a d d r e ss  t h e   i ss u e   o f   i mb a l a n c e   I t   r e l i e s   o n   a   c o m p l e x   f r a mew o r k   i n v o l v i n g   m u l t i p l e   m o d u l e s       4. 2   R esu lt s   d is cu s s io n   T h is   s tu d y   r e v iews  th s tate - of - th e - a r s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   tech n iq u es  in v o lv e d   in   ad d r ess in g   im b ala n ce d   class i f icatio n .   T h s tu d y   in v esti g ates  co n tr asti v lear n i n g   with   d if f er en tr ai n in g   m eth o d o l o g ies  in   d if f er en t   d o wn s tr ea m   task s ,   u ltima tely   s h o win g   th at  s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n in g   f o cu s es  o n   im p r o v in g   m o d e r o b u s tn ess   an d   g en e r aliza tio n   b y   e f f ec tiv ely   u tili zin g   lar g q u a n titi es  o f   u n lab eled   d ata,   wh ich   is   p ar ti cu lar ly   b en e f icial  in   s ce n ar io s   wh er lab elled   d ata  f o r   r ar ev en ts   o r   class es  is   s ca r ce .   Mo r eo v e r ,   we  ca n n o co m b in o r   m a k s tatis tical  c o m p ar is o n s   o f   th im p ac ts   o f   ea ch   SSL   tech n iq u e   o n   p e r f o r m an ce   im p r o v em en t.   T h is   is   b ec au s t h r esear c h   i n clu d ed   in   o u r   an aly s is   u tili ze s   d is tin ct  d atasets ,   p r o v id es v a r io u s   p e r f o r m an ce   in d icato r s ,   an d   ex am in es d if f e r en t a im s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 4 9 - 1 9 6 0   1956   Sev er al  s u g g esti o n s   f o r   f u tu r e   r esear ch   d ir ec tio n s   in   im b ala n ce d   class if icatio n   u s in g   s elf - s u p er v is ed   lear n in g   ar r ec o m m en d ed   to   f o cu s   m o r o n   th ese  ch allen g e s .   W s u g g est  u s in g   co n tr asti v SS L   p r e - tr ain in g   in s tead   o f   g e n er ativ SS L   p r e - tr ain in g   f o r   th class if ic atio n   ch allen g e .   Pre v io u s   an aly s is   r ev ea ls   th at  in teg r atin g   r e - s am p lin g   s tr ateg ies  with   SS L   tech n iq u es  is   p ar ticu lar ly   ef f ec tiv i n   s ce n a r io s   o f   s ev er class   im b alan ce   an d   lo d ata  av ailab ilit y .   T h ch o ice  o f   s am p lin g   p r o ce d u r es  ca n   h av an   i m p ac o n   co n tr asti v e   SS L   ap p r o ac h es,   s u ch   as  M o C o   an d   SimCLR,  th at  r eq u ir s ig n if ican t   q u a n tity   o f   n eg ativ ex am p les.   T h er ef o r e,   f in d in g   s o lu tio n   to   r ed u ce   th d ep en d en ce   o n   s am p le  m eth o d o lo g ies  r em ain s   an   attr ac tiv an d   u n r eso lv ed   is s u e.   Hen ce ,   ad d i tio n al  r esear ch   is   r e q u ir ed   to   ex p lo r m eth o d s   f o r   g en er atin g   n eg ativ e   s am p les  an d   im p r o v i n g   th e   in teg r atio n   o f   SS L   with   d o wn s tr ea m   task s   to   b o o s th ef f ec ti v en ess   o f   SS L   ap p r o ac h es  i n   im b alan ce d   d o m ain s .     An   ad d itio n al  asp ec th at   r eq u ir es  f u r t h er   im p r o v em en t   is   th m o d if icatio n   o f   th c o n tr asti v lo s s   f u n ctio n ,   wh ich   is   cr u cial  f o r   en h a n cin g   th e   p er f o r m a n ce .   T h r esear c h er s   h a v d ev elo p ed   co n tr asti v lo s s   f u n ctio n s   tailo r e d   f o r   s p ec if ic   u s es  in   im b alan ce d   ar ea s ,   s u ch   as  m u ltim o d al  lear n in g ,   lo ca r ep r esen tatio n   lear n in g ,   an d   m u ltis ca le  lear n in g .   L astl y ,   in teg r atio n   wit h   o th er   SS L   tech n iq u es,  lik p r etex task s   o r   clu s ter in g - b ased   ap p r o ac h es,  ca n   h elp   b etter   h a n d le  im b al an ce d   d ata.   Me an tim e,   d ee p e r   in teg r atio n   with   d o m ain - s p ec if ic   ap p licatio n s   an d   th e   d e v elo p m e n o f   n ew  b en ch m ar k s   th at   b etter   r ef lec th c h allen g es  o f   im b alan ce d   d atasets   in   r ea l - w o r ld   s ettin g s .       5.   CO NCLU SI O   Self - s u p er v is ed   r ep r esen tatio n   lear n in g   h as  g ar n er ed   co n s id er ab le  in ter est  in   r ec en y ea r s   b ec au s to   its   ab ilit y   to   lear n   f r o m   u n lab eled   d ata  ef f icien tly .   T h e   s tu d y   o f   im b alan ce d   class if icatio n   p r esen ts   n u m e r o u s   s ig n if ican an d   p r ess in g   ch allen g es.  Self - s u p er v is ed   c o n tr asti v lear n in g   is   ev o lv i n g   r a p id ly ,   a n d   its   ad ap tatio n   to   im b alan ce d   d ata   is   p r o m is in g   ar ea   th at  b r i d g es  th d is p ar ity   b etwe en   u n s u p er v is ed   lear n in g   ca p ab ilit ies an d   s u p er v is ed   lea r n in g ' s   n ee d   f o r   lab elled   d ata.     T h is   p ap er   c o m p r e h en s iv ely   r ev iews  im b alan ce   class if icatio n   m eth o d s   b ased   o n   s elf - s u p er v is ed   co n tr asti v lear n i n g ,   co v e r i n g   th m o s p o p u lar   co n tr asti v lear n in g   f r a m ewo r k s   an d   co n s tr u ctio n   m ec h an is m s .   I n   ad d itio n ,   we   p r esen ted   co n cise  s u m m ar y   o f   th is s u o f   class   im b alan ce   an d   th e   latest   ap p r o ac h es  to   ad d r ess   it.  T h is   liter atu r r e v iew  in clu d es  a   r ea s o n ab le  s ea r ch   m eth o d ,   wit h   lo w   p r o b ab ilit y   o f   m is s in g   ar ticles  an d   h ig h   s cien tific   v alu e.   W ca teg o r ize d   th SS L   ap p r o ac h es  an d   ex t r ac ted   b en e f its   an d   lim its   f r o m   e x is tin g   liter atu r to   f o r m u late  r ec o m m en d at io n s   f o r   f u tu r e   r esear ch .   T h f o llo win g   s tu d ies   s h o u ld   in c o r p o r ate  im p r o v e d   s am p lin g   an d   au g m en tatio n   te ch n iq u es,  as  well  as  a n   ad a p tiv co n t r asti v lo s s   f u n ctio n ,   to   ex p ed ite  th i d en t if icatio n   o f   o p tim al  m eth o d s .   As  r esear ch   o n   h i g h - d im en s io n al  im b alan ce d   d ata  is   h ig h ly   s ig n if ican t,   we  h o p e   to   g u id e   r esear ch e r s   in ter este d   in   ex p l o r in g   co n tr asti v lear n in g   tec h n iq u es  to   ex ten d   to   m o r im b alan ce   f iel d s ,   s u ch   as o b ject  d etec tio n ,   a n d   im ag s eg m e n tatio n .       ACK NO WL E DG E M E NT   T h is   r esear ch   was  s u p p o r ted   b y   th e   Min is tr y   o f   Hig h er   E d u ca tio n   ( MO HE ) ,   Ma lay s ia  th r o u g h   Fu n d am en tal  R esear ch   Gr an Sch em e   ( FR GS /1 /2 0 2 2 /I C T 0 2 /UI T M/0 2 /8 ) .   Du ac k n o wled g em en is   also   ac co r d ed   to   th C o lleg o f   C o m p u tin g ,   I n f o r m atics  an d   Ma th em atics,  Un iv er s iti  T ek n o lo g MA R Sh ah   Alam ,   f o r   s u p p o r tin g   th is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   S i n g h   R a w a t   a n d   A .   K u mar   M i sh r a ,   R e v i e w   o f   m e t h o d s   f o r   h a n d l i n g   c l a ss - i mb a l a n c e d   i n   c l a ssi f i c a t i o n   p r o b l e ms,   i n   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   D a t a ,   En g i n e e ri n g   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   2 0 2 2 ,   p p .   3 1 4 .   [ 2 ]   N .   U .   N i a z ,   K .   M .   N .   S h a h a r i a r ,   a n d   M .   J.  A .   P a t w a r y ,   C l a ss   i mb a l a n c e   p r o b l e ms   i n   m a c h i n e   l e a r n i n g :   a   r e v i e w   o f   m e t h o d s   a n d   f u t u r e   c h a l l e n g e s,”   i n   Pr o c e e d i n g o f   t h e   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t i n g   A d v a n c e m e n t s ,   M a r .   2 0 2 2 ,   p p .   4 8 5 4 9 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 5 4 2 9 5 4 . 3 5 4 3 0 2 4 .   [ 3 ]   L.   W a n g ,   M .   H a n ,   X .   Li ,   N .   Z h a n g ,   a n d   H .   C h e n g ,   R e v i e w   o f   c l a ss i f i c a t i o n   me t h o d s   o n   u n b a l a n c e d   d a t a   s e t s,”   I EEE   Ac c e ss   v o l .   9 ,   p p .   6 4 6 0 6 6 4 6 2 8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 7 4 2 4 3 .   [ 4 ]   K .   R .   M .   F e r n a n d o   a n d   C .   P .   Ts o k o s ,   D y n a m i c a l l y   w e i g h t e d   b a l a n c e d   l o ss :   c l a ss i mb a l a n c e d   l e a r n i n g   a n d   c o n f i d e n c e   c a l i b r a t i o n   o f   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s ,   I E EE  T r a n sa c t i o n o n   N e u r a l   N e t w o r k a n d   L e a r n i n g   S y st e m s ,   v o l .   3 3 ,   n o .   7 ,   p p .   2 9 4 0 2 9 5 1 ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N LS. 2 0 2 0 . 3 0 4 7 3 3 5 .   [ 5 ]   K .   O h r i   a n d   M .   K u mar ,   R e v i e w   o n   sel f - su p e r v i s e d   i m a g e   r e c o g n i t i o n   u si n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s,   K n o w l e d g e - Ba s e d   S y s t e m s v o l .   2 2 4 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . k n o sy s. 2 0 2 1 . 1 0 7 0 9 0 .   [ 6 ]   Z.   Z h a o ,   L .   A l z u b a i d i ,   J.  Zh a n g ,   Y .   D u a n ,   a n d   Y .   G u ,   A   c o m p a r i so n   r e v i e w   o f   t r a n sf e r   l e a r n i n g   a n d   sel f - s u p e r v i se d   l e a r n i n g :   d e f i n i t i o n s,   a p p l i c a t i o n s,   a d v a n t a g e a n d   l i m i t a t i o n s,   E x p e rt   S y s t e m w i t h   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   2 4 2 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 2 3 . 1 2 2 8 0 7 .   [ 7 ]   S .   G a o   e t   a l . ,   L e a r n i n g   i n   t h e   w i l d :   t o w a r d s   l e v e r a g i n g   u n l a b e l e d   d a t a   f o r   e f f e c t i v e l y   t u n i n g   p r e - t r a i n e d   c o d e   m o d e l s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   I E E E / A C M   4 6 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S o f t w a r e   E n g i n e e r i n g ,   A p r .   2 0 2 4 ,   p p .   1 13 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 5 9 7 5 0 3 . 3 6 3 9 2 1 6 .   [ 8 ]   X .   Li u   e t   a l . ,   S e l f - su p e r v i se d   l e a r n i n g :   g e n e r a t i v e   o r   c o n t r a s t i v e ,   I E EE  T r a n s a c t i o n s o n   K n o w l e d g e   a n d   D a t a   E n g i n e e r i n g p .   1 ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         R ev is itin g   s elf - s u p ervi s ed   co n tr a s tive  lea r n in g   fo r   imb a la n ce d   cla s s ifica tio n   ( X ia o lin g   Ga o )   1957   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T K D E. 2 0 2 1 . 3 0 9 0 8 6 6 .   [ 9 ]   T.   C h e n ,   S .   K o r n b l i t h ,   M .   N o r o u z i ,   a n d   G .   H i n t o n ,   A   s i m p l e   f r a mew o r k   f o r   c o n t r a st i v e   l e a r n i n g   o f   v i s u a l   r e p r e sen t a t i o n s,”   i n   3 7 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   M a c h i n e   L e a r n i n g ,   I C ML  2 0 2 0 ,   2 0 2 0 ,   p p .   1 5 7 5 1 5 8 5 .   [ 1 0 ]   J.  G u i   e t   a l . ,   A   s u r v e y   o n   se l f - su p e r v i s e d   l e a r n i n g :   a l g o r i t h ms ,   a p p l i c a t i o n s,   a n d   f u t u r e   t r e n d s ,   I EEE   T r a n s a c t i o n s   o n   P a t t e r n   An a l y si a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPA M I . 2 0 2 4 . 3 4 1 5 1 1 2 .   [ 1 1 ]   J.  Li ,   P .   Z h o u ,   C .   X i o n g ,   a n d   S .   C .   H .   H o i ,   P r o t o t y p i c a l   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g   o f   u n su p e r v i s e d   r e p r e s e n t a t i o n s,   i n   I C L 2 0 2 1   -   9 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   L e a r n i n g   Re p res e n t a t i o n s ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 1 6 .   [ 1 2 ]   C .   D u ,   Y .   W a n g ,   C .   W a n g ,   C .   S h i ,   a n d   B .   X i a o ,   S e l e c t i v e   f e a t u r e   c o n n e c t i o n   m e c h a n i sm :   C o n c a t e n a t i n g   mu l t i - l a y e r   C N N   f e a t u r e s w i t h   a   f e a t u r e   s e l e c t o r ,   P a t t e rn   R e c o g n i t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   1 2 9 ,   p p .   1 0 8 1 1 4 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p a t r e c . 2 0 1 9 . 1 1 . 0 1 5 .   [ 1 3 ]   K .   H e ,   H .   F a n ,   Y .   W u ,   S .   X i e ,   a n d   R .   G i r sh i c k ,   M o me n t u c o n t r a s t   f o r   u n s u p e r v i se d   v i s u a l   r e p r e se n t a t i o n   l e a r n i n g ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   I EE C o m p u t e S o c i e t y   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   2 0 2 0 ,   p p .   9 7 2 6 9 7 3 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R 4 2 6 0 0 . 2 0 2 0 . 0 0 9 7 5 .   [ 1 4 ]   L.   Ji n g   a n d   Y .   T i a n ,   S e l f - s u p e r v i se d   v i s u a l   f e a t u r e   l e a r n i n g   w i t h   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s:   a   su r v e y ,   I EEE  T r a n sa c t i o n s o n   P a t t e r n   An a l y si a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   4 3 ,   n o .   1 1 ,   p p .   4 0 3 7 4 0 5 8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPA M I . 2 0 2 0 . 2 9 9 2 3 9 3 .   [ 1 5 ]   S .   S r i n i v a s,   R .   K .   S a r v a d e v a b h a t l a ,   K .   R .   M o p u r i ,   N .   P r a b h u ,   S .   S .   S .   K r u t h i v e n t i ,   a n d   R .   V .   B a b u ,   A n   i n t r o d u c t i o n   t o   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t s   f o r   c o m p u t e r   v i si o n ,   D e e p   L e a r n i n g   f o r   Me d i c a l   I m a g e   A n a l y si s ,   p p .   2 5 5 2 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 12 - 8 1 0 4 0 8 - 8 . 0 0 0 0 3 - 1.   [ 1 6 ]   S. - C .   H u a n g ,   A .   P a r e e k ,   M .   Je n se n ,   M .   P .   L u n g r e n ,   S .   Y e u n g ,   a n d   A .   S .   C h a u d h a r i ,   S e l f - su p e r v i s e d   l e a r n i n g   f o r   me d i c a l   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n :   a   sy s t e m a t i c   r e v i e w   a n d   i mp l e m e n t a t i o n   g u i d e l i n e s,”   n p j   D i g i t a l   M e d i c i n e ,   v o l .   6 ,   n o .   1 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 7 4 6 - 0 2 3 - 0 0 8 1 1 - 0.   [ 1 7 ]   A .   A g i z a ,   M .   N e se e m,  a n d   S .   R e d a ,   M TL o R A :   a   l o w - r a n k   a d a p t a t i o n   a p p r o a c h   f o r   e f f i c i e n t   m u l t i - t a s k   l e a r n i n g ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I E EE/ C V C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   R e c o g n i t i o n ,   2 0 2 4 ,   p p .   1 6 1 9 6 1 6 2 0 5 .   [ 1 8 ]   D .   W o l f   e t   a l . ,   S e l f - su p e r v i s e d   p r e - t r a i n i n g   w i t h   c o n t r a st i v e   a n d   mas k e d   a u t o e n c o d e r   me t h o d s   f o r   d e a l i n g   w i t h   sma l l   d a t a se t s   i n   d e e p   l e a r n i n g   f o r   m e d i c a l   i ma g i n g ,   S c i e n t i f i c   Re p o rt s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 0 2 3 - 4 6 4 3 3 - 0.   [ 1 9 ]   V .   R a n i ,   S .   T.   N a b i ,   M .   K u m a r ,   A .   M i t t a l ,   a n d   K .   K u m a r ,   S e l f - su p e r v i se d   l e a r n i n g :   a   s u c c i n c t   r e v i e w ,   Ar c h i v e o f   C o m p u t a t i o n a l   Me t h o d s i n   En g i n e e r i n g ,   v o l .   3 0 ,   n o .   4 ,   p p .   2 7 6 1 2 7 7 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 8 3 1 - 0 2 3 - 0 9 8 8 4 - 2.   [ 2 0 ]   X .   C h e n ,   H .   F a n ,   R .   G i r sh i c k ,   a n d   K .   H e ,   I mp r o v e d   b a s e l i n e w i t h   m o me n t u c o n t r a st i v e   l e a r n i n g ,   a rX i v   p re p ri n t   a rXi v : 2 0 0 3 . 0 4 2 9 7 ,   2 0 2 0 .   [ 2 1 ]   M .   C a r o n ,   I .   M i sr a ,   J .   M a i r a l ,   P .   G o y a l ,   P .   B o j a n o w sk i ,   a n d   A .   J o u l i n ,   U n su p e r v i s e d   l e a r n i n g   o f   v i s u a l   f e a t u r e b y   c o n t r a s t i ng  c l u st e r   a ss i g n me n t s,”   A d v a n c e s   i n   N e u ra l   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ssi n g   S y s t e m s ,   v o l .   2 0 2 0 - D e c e m,   2 0 2 0 .   [ 2 2 ]   Y .   Ti a n ,   D .   K r i s h n a n ,   a n d   P .   I so l a ,   C o n t r a s t i v e   m u l t i v i e w   c o d i n g ,   i n   C o m p u t e Vi s i o n EC C 2 0 2 0 :   1 6 t h   Eu r o p e a n   C o n f e re n c e ,   G l a s g o w ,   U K ,   A u g u st   2 3 2 8 ,   2 0 2 0 ,   P ro c e e d i n g s ,   P a r t   XI   1 6 ,   2 0 2 0 ,   p p .   7 7 6 794 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 5 8 6 2 1 - 8 _ 4 5 .   [ 2 3 ]   Y .   O u y a n g ,   T.   F e n g ,   R .   G a o ,   Y .   X u ,   a n d   J.  L i u ,   P r e d i c t i o n   o f   g r a d u a t i o n   d e v e l o p me n t   b a se d   o n   h y p e r g r a p h   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g   w i t h   i m b a l a n c e d   sam p l i n g ,   I EEE  Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   8 9 8 8 1 8 9 8 9 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 0 1 8 7 8 .   [ 2 4 ]   L.   L o g e sw a r a n   a n d   H .   L e e ,   A n   e f f i c i e n t   f r a m e w o r k   f o r   l e a r n i n g   se n t e n c e   r e p r e se n t a t i o n s ,   i n   6 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   L e a r n i n g   R e p r e se n t a t i o n s ,   I C L R   2 0 1 8   -   C o n f e r e n c e   T r a c k   Pro c e e d i n g s ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 1 6 .   [ 2 5 ]   C .   Y .   C h u a n g ,   J.   R o b i n so n ,   L .   Y e n - C h e n ,   A .   T o r r a l b a ,   a n d   S .   J e g e l k a ,   D e b i a s e d   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g ,   A d v a n c e s   i n   N e u r a l   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ssi n g   S y st e m s ,   v o l .   2 0 2 0 - D e c e m,  2 0 2 0 .   [ 2 6 ]   A .   B a e v s k i ,   H .   Zh o u ,   A .   M o h a me d ,   a n d   M .   A u l i ,   w a v 2 v e c   2 . 0 :   A   f r a mew o r k   f o r   s e l f - su p e r v i s e d   l e a r n i n g   o f   s p e e c h   r e p r e s e n t a t i o n s ,   Ad v a n c e i n   N e u r a l   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ssi n g   S y st e m s ,   v o l .   2 0 2 0 - D e c e m,  2 0 2 0 .   [ 2 7 ]   L.   W a n g   a n d   A .   v a n   d e n   O o r d ,   M u l t i - f o r mat   c o n t r a st i v e   l e a r n i n g   o f   a u d i o   r e p r e s e n t a t i o n s,”   p r e p ri n t   a rX i v : 2 1 0 3 . 0 6 5 0 8 2 0 2 1 .   [ 2 8 ]   S .   M a ,   Z.   Ze n g ,   D .   M c D u f f ,   a n d   Y .   S o n g ,   A c t i v e   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g   o f   a u d i o - v i s u a l   v i d e o   r e p r e se n t a t i o n s,   i n   I C L 2 0 2 1   -   9 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   L e a r n i n g   Re p res e n t a t i o n s ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 1 9 .   [ 2 9 ]   P .   M o r g a d o ,   N .   V a s c o n c e l o s,  a n d   I .   M i sr a ,   A u d i o - v i s u a l   i n st a n c e   d i s c r i m i n a t i o n   w i t h   c r o ss - m o d a l   a g r e e me n t ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE  C o m p u t e S o c i e t y   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e V i si o n   a n d   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 2 4 7 0 1 2 4 8 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R 4 6 4 3 7 . 2 0 2 1 . 0 1 2 2 9 .   [ 3 0 ]   J.  B .   G r i l l   e t   a l . ,   B o o t s t r a p   y o u r   o w n   l a t e n t   a   n e w   a p p r o a c h   t o   se l f - su p e r v i se d   l e a r n i n g ,   Ad v a n c e i n   N e u ra l   I n f o rm a t i o n   Pro c e ssi n g   S y s t e m s ,   v o l .   2 0 2 0 - D e c e m ,   2 0 2 0 .   [ 3 1 ]   A .   S h r i v a st a v a ,   A .   G u p t a ,   a n d   R .   G i r sh i c k ,   D i me n si o n a l i t y   r e d u c t i o n   b y   l e a r n i n g   a n   i n v a r i a n t   m a p p i n g ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE  C o m p u t e r   S o c i e t y   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   2 0 1 6 ,   v o l .   2 0 1 6 - D e c e m,  p p .   7 6 1 7 6 9 .   [ 3 2 ]   X .   W a n g ,   R .   Z h a n g ,   C .   S h e n ,   T.   K o n g ,   a n d   L.   L i ,   D e n se  c o n t r a st i v e   l e a r n i n g   f o r   se l f - su p e r v i s e d   v i su a l   p r e - t r a i n i n g ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   I EE C o m p u t e S o c i e t y   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   2 0 2 1 ,   p p .   3 0 2 3 3 0 3 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R 4 6 4 3 7 . 2 0 2 1 . 0 0 3 0 4 .   [ 3 3 ]   K .   K o t a r ,   G .   I l h a r c o ,   L.   S c h mi d t ,   K .   Eh s a n i ,   a n d   R .   M o t t a g h i ,   C o n t r a st i n g   c o n t r a s t i v e   sel f - s u p e r v i se d   r e p r e s e n t a t i o n   l e a r n i n g   p i p e l i n e s ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE/ C VF  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r   Vi s i o n ,   2 0 2 2 ,   p p .   9 9 2 9 9 9 3 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / i c c v 4 8 9 2 2 . 2 0 2 1 . 0 0 9 8 0 .   [ 3 4 ]   N .   V   C h a w l a ,   K .   W .   B o w y e r ,   L .   O .   H a l l ,   a n d   W .   P .   K e g e l me y e r ,   S M O T E:   sy n t h e t i c   mi n o r i t y   o v e r - samp l i n g   t e c h n i q u e ,   J o u rn a l   o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   Re s e a rc h ,   v o l .   1 6 ,   p p .   3 2 1 3 5 7 ,   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 6 1 3 / j a i r . 9 5 3 .   [ 3 5 ]   T.   W a n g   a n d   P .   I so l a ,   U n d e r st a n d i n g   c o n t r a s t i v e   r e p r e s e n t a t i o n   l e a r n i n g   t h r o u g h   a l i g n me n t   a n d   u n i f o r m i t y   o n   t h e   h y p e r s p h e r e , ”  i n   3 7 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ma c h i n e   L e a r n i n g ,   I C ML  2 0 2 0 ,   2 0 2 0 ,   v o l .   P a r t F 1 6 8 1 4 ,   p p .   9 8 7 1 9 8 8 1 .   [ 3 6 ]   H .   H a n ,   W .   Y .   W a n g ,   a n d   B .   H .   M a o ,   B o r d e r l i n e - S M O T E:   a   n e w   o v e r - samp l i n g   m e t h o d   i n   i m b a l a n c e d   d a t a   se t l e a r n i n g ,   L e c t u re   N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   3 6 4 4 ,   n o .   P A R I ,   p p .   8 7 8 8 8 7 ,   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 1 1 5 3 8 0 5 9 _ 9 1 .   [ 3 7 ]   H .   H e ,   Y .   B a i ,   E .   A .   G a r c i a ,   a n d   S .   L i ,   A D A S Y N :   A d a p t i v e   s y n t h e t i c   s a m p l i n g   a p p r o a c h   f o r   i m b a l a n c e d   l e a r n i n g ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   J o i n t   C o n f e r e n c e   o n   N e u r a l   N e t w o r k s ,   2 0 0 8 ,   p p .   1 3 2 2 1 3 2 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I J C N N . 2 0 0 8 . 4 6 3 3 9 6 9 .   [ 3 8 ]   C .   B u n k h u m p o r n p a t ,   K .   S i n a p i r o ms a r a n ,   a n d   C .   Lu r s i n s a p ,   S a f e - l e v e l - S M O TE :   safe - l e v e l - s y n t h e t i c   mi n o r i t y   o v e r - sa mp l i n g   t e c h n i q u e   f o r   h a n d l i n g   t h e   c l a ss  i m b a l a n c e d   p r o b l e m,   L e c t u re  N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e   ( i n c l u d i n g   s u b s e ri e s   L e c t u re  N o t e i n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   L e c t u re  N o t e i n   Bi o i n f o rm a t i c s) ,   v o l .   5 4 7 6   LN A I ,   p p .   4 7 5 4 8 2 ,   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 6 4 2 - 0 1 3 0 7 - 2 _ 4 3 .   [ 3 9 ]   W .   A .   R i v e r a ,   N o i se   r e d u c t i o n   a   p r i o r i   s y n t h e t i c   o v e r - sam p l i n g   f o r   c l a ss   i mb a l a n c e d   d a t a   set s ,   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e s ,   v o l .   4 0 8 ,   p p .   1 4 6 1 6 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i n s. 2 0 1 7 . 0 4 . 0 4 6 .   [ 4 0 ]   S .   S h a r ma ,   C .   B e l l i n g e r ,   B .   K r a w c z y k ,   O .   Za i a n e ,   a n d   N .   J a p k o w i c z ,   S y n t h e t i c   o v e r sam p l i n g   w i t h   t h e   m a j o r i t y   c l a ss:   a   n e w   p e r s p e c t i v e   o n   h a n d l i n g   e x t r e me  i m b a l a n c e ,   i n   Pr o c e e d i n g -   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D a t a   Mi n i n g ,   I C D M ,   2 0 1 8 ,     v o l .   2 0 1 8 - N o v e m,  p p .   4 4 7 4 5 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C D M . 2 0 1 8 . 0 0 0 6 0 .   [ 4 1 ]   B .   K r a w c z y k ,   M .   K o z i a r s k i ,   a n d   M .   W o z n i a k ,   R a d i a l - b a s e d   o v e r s a m p l i n g   f o r   m u l t i c l a s s   i m b a l a n c e d   d a t a   c l a s s i f i c a t i o n ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   N e u r a l   N e t w o r k s   a n d   L e a r n i n g   S y s t e m s ,   v o l .   3 1 ,   n o .   8 ,   p p .   2 8 1 8 2 8 3 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T N N L S . 2 0 1 9 . 2 9 1 3 6 7 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 9 4 9 - 1 9 6 0   1958   [ 4 2 ]   M .   K .   B .   K o z i a r s k i   M i c h a ł a n d   W o ź n i a k ,   C o m b i n e d   c l e a n i n g   a n d   r e sa mp l i n g   a l g o r i t h f o r   m u l t i - c l a ss  i m b a l a n c e d   d a t a   w i t h   l a b e l   n o i se,   K n o w l e d g e - B a se d   S y s t e m s ,   v o l .   2 0 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . k n o sy s. 2 0 2 0 . 1 0 6 2 2 3 .   [ 4 3 ]   L.   A b d i   a n d   S .   H a sh e mi ,   T o   c o mb a t   mu l t i - c l a ss   i m b a l a n c e d   p r o b l e ms  b y   m e a n o f   o v e r - sa mp l i n g   t e c h n i q u e s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   K n o w l e d g e   a n d   D a t a   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 8 ,   n o .   1 ,   p p .   2 3 8 2 5 1 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T K D E. 2 0 1 5 . 2 4 5 8 8 5 8 .   [ 4 4 ]   T.   Z h u ,   Y .   L i n ,   a n d   Y .   L i u ,   S y n t h e t i c   mi n o r i t y   o v e r sam p l i n g   t e c h n i q u e   f o r   mu l t i c l a s s i m b a l a n c e   p r o b l e ms,”   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n v o l .   7 2 ,   p p .   3 2 7 3 4 0 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p a t c o g . 2 0 1 7 . 0 7 . 0 2 4 .   [ 4 5 ]   H .   A .   K h o r s h i d i   a n d   U .   A i c k e l i n ,   A   s y n t h e t i c   o v e r - sam p l i n g   w i t h   t h e   m i n o r i t y   a n d   m a j o r i t y   c l a ss e s   f o r   i m b a l a n c e   p r o b l e ms,”   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   P a t t e r n   A n a l y s i a n d   Ma c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   p p .   1 1 2 ,   2 0 2 0 .   [ 4 6 ]   Y .   F u   e t   a l . ,   L o n g - t a i l e d   v i s u a l   r e c o g n i t i o n   w i t h   d e e p   m o d e l s :   a   m e t h o d o l o g i c a l   su r v e y   a n d   e v a l u a t i o n ,   N e u ro c o m p u t i n g   v o l .   5 0 9 ,   p p .   2 9 0 3 0 9 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m . 2 0 2 2 . 0 8 . 0 3 1 .   [ 4 7 ]   Y .   S u n ,   M .   S .   K a m e l ,   A .   K .   C .   W o n g ,   a n d   Y .   W a n g ,   C o s t - sen si t i v e   b o o st i n g   f o r   c l a ssi f i c a t i o n   o f   i m b a l a n c e d   d a t a ,   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n ,   v o l .   4 0 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 3 5 8 3 3 7 8 ,   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p a t c o g . 2 0 0 7 . 0 4 . 0 0 9 .   [ 4 8 ]   T.   Y .   L i n ,   P .   G o y a l ,   R .   G i r sh i c k ,   K .   H e ,   a n d   P .   D o l l a r ,   F o c a l   l o ss  f o r   d e n s e   o b j e c t   d e t e c t i o n ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   P a t t e r n   An a l y si a n d   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   4 2 ,   n o .   2 ,   p p .   3 1 8 3 2 7 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPA M I . 2 0 1 8 . 2 8 5 8 8 2 6 .   [ 4 9 ]   Y .   C u i ,   M .   Ji a ,   T.   Y .   Li n ,   Y .   S o n g ,   a n d   S .   B e l o n g i e ,   C l a ss - b a l a n c e d   l o ss   b a s e d   o n   e f f e c t i v e   n u m b e r   o f   sam p l e s ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE  C o m p u t e S o c i e t y   C o n f e ren c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n ,   2 0 1 9 ,   v o l .   2 0 1 9 - Ju n e ,   p p .   9 2 6 0 9 2 6 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R . 2 0 1 9 . 0 0 9 4 9 .   [ 5 0 ]   Z.   D e n g ,   H .   Li u ,   Y .   W a n g ,   C .   W a n g ,   Z.   Y u ,   a n d   X .   S u n ,   P M L:   p r o g r e s si v e   mar g i n   l o ss  f o r   l o n g - t a i l e d   a g e   c l a ss i f i c a t i o n ,   i n   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE   C o m p u t e S o c i e t y   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   V i s i o n   a n d   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 0 4 9 8 1 0 5 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R 4 6 4 3 7 . 2 0 2 1 . 0 1 0 3 6 .   [ 5 1 ]   M .   H a v a e i   e t   a l . ,   B r a i n   t u m o r   se g m e n t a t i o n   w i t h   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s,   Me d i c a l   i m a g e   a n a l y s i s ,   p p .   1 8 3 1 ,   2 0 1 7 .   [ 5 2 ]   O .   S a g i   a n d   L .   R o k a c h ,   En s e m b l e   l e a r n i n g :   a   s u r v e y ,   Wi l e y   I n t e rd i sc i p l i n a r y   Re v i e w s:   D a t a   Mi n i n g   a n d   K n o w l e d g e   D i s c o v e r y v o l .   8 ,   n o .   4 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / w i d m.1 2 4 9 .   [ 5 3 ]   N .   V   C h a w l a ,   A .   L a z a r e v i c ,   L.   O .   H a l l ,   a n d   K .   W .   B o w y e r ,   S M O TE B o o st :   i m p r o v i n g   p r e d i c t i o n   o f   t h e   mi n o r i t y   c l a ss   i n   b o o s t i n g ,   L e c t u r e   N o t e i n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   ( S u b ser i e o f   L e c t u r e   N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e ) ,   v o l .   2 8 3 8 ,   p p .   1 0 7 1 1 9 ,   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 5 4 0 - 3 9 8 0 4 - 2 _ 1 2 .   [ 5 4 ]   C .   S e i f f e r t ,   T.   M .   K h o s h g o f t a a r ,   J.   V a n   H u l s e ,   a n d   A .   N a p o l i t a n o ,   R U S B o o st :   a   h y b r i d   a p p r o a c h   t o   a l l e v i a t i n g   c l a ss   i m b a l a n c e ,   I EEE  T ra n s a c t i o n o n   S y st e m s,  Ma n ,   a n d   C y b e r n e t i c P a rt   A: S y st e m a n d   H u m a n s ,   v o l .   4 0 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 5 1 9 7 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TS M C A . 2 0 0 9 . 2 0 2 9 5 5 9 .   [ 5 5 ]   M .   Lv ,   Y .   R e n ,   a n d   Y .   C h e n ,   R e s e a r c h   o n   i m b a l a n c e d   d a t a :   b b a s e d   o n   S M O T E - a d a b o o st   a l g o r i t h m ,   i n   2 0 1 9   I EE 3 r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t ro n i c   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   a n d   C o m p u t e E n g i n e e ri n g ,   EI T C E   2 0 1 9 ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 1 6 5 1 1 7 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EI TC E4 7 2 6 3 . 2 0 1 9 . 9 0 9 4 8 5 9 .   [ 5 6 ]   E.   I l e b e r i ,   Y .   S u n ,   a n d   Z.   W a n g ,   P e r f o r ma n c e   e v a l u a t i o n   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   m e t h o d s   f o r   c r e d i t   c a r d   f r a u d   d e t e c t i o n   u si n g   S M O TE  a n d   A d a B o o s t ,   I EEE   Ac c e s s ,   v o l .   9 ,   p p .   1 6 5 2 8 6 1 6 5 2 9 4 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 1 3 4 3 3 0 .   [ 5 7 ]   Q .   S u   e t   a l . ,   Ta r g e t   i n t e n t i o n   r e c o g n i t i o n   mo d e l   b a s e d   o n   S M O TE - A d a B o o st   u n d e r   u n b a l a n c e d   sam p l e s,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   2 0 2 2   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   U n m a n n e d   S y s t e m s,   I C U S   2 0 2 2 ,   2 0 2 2 ,   p p .   2 2 7 2 3 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C U S 5 5 5 1 3 . 2 0 2 2 . 9 9 8 7 1 9 7 .   [ 5 8 ]   J.  E d w a r d ,   M .   M .   R o s l i ,   a n d   A .   S e m a n ,   A   n e w   mu l t i - c l a ss   r e b a l a n c i n g   f r a mew o r k   f o r   i m b a l a n c e   m e d i c a l   d a t a ,   I EEE   A c c e ss v o l .   1 1 ,   p p .   9 2 8 5 7 9 2 8 7 4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 3 0 9 7 3 2 .   [ 5 9 ]   X .   G a o ,   N .   Jam i l ,   M .   I .   R a m l i ,   a n d   S .   M .   Z.   S .   Z.   A r i f f i n ,   A   c o m p a r a t i v e   a n a l y s i o f   c o m b i n a t i o n   o f   C N N - b a se d   mo d e l w i t h   e n s e mb l e   l e a r n i n g   o n   i m b a l a n c e d   d a t a ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o n   I n f o rm a t i c s   Vi su a l i z a t i o n ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 6 4 6 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 6 2 5 2 7 / j o i v . 8 . 1 . 2 1 9 4 .   [ 6 0 ]   Y .   Tu ,   J.  F e n g ,   a n d   Y .   Y a n g ,   A A G :   se l f - su p e r v i se d   r e p r e s e n t a t i o n   l e a r n i n g   b y   a u x i l i a r y   a u g m e n t a t i o n   w i t h   G N T - X e n t   l o s s,”   a rXi v   p re p r i n t   a rXi v : 2 0 0 9 . 0 7 9 9 4 ,   2 0 2 0 .   [ 6 1 ]   Y .   T i a n   e t   a l . ,   C o n st r a i n e d   c o n t r a s t i v e   d i st r i b u t i o n   l e a r n i n g   f o r   u n su p e r v i se d   a n o ma l y   d e t e c t i o n   a n d   l o c a l i s a t i o n   i n   m e d i c a l   i ma g e s,   i n   Me d i c a l   I m a g e   C o m p u t i n g   a n d   C o m p u t e r   Ass i st e d   I n t e rve n t i o n     MIC C AI   2 0 2 1     L e c t u re   N o t e i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l   1 2 9 0 5 ,   S p r i n g e r ,   C h a m,  2 0 2 1 ,   p p .   1 2 8 1 4 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 8 7 2 4 0 - 3 _ 1 3 .   [ 6 2 ]   Y .   G a o   e t   a l . ,   D i sC o :   r e me d y i n g   s e l f - su p e r v i s e d   l e a r n i n g   o n   l i g h t w e i g h t   m o d e l w i t h   d i st i l l e d   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g ,   L e c t u r e   N o t e s   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( i n c l u d i n g   su b ser i e s   L e c t u re  N o t e s i n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   L e c t u r e   N o t e s   i n   B i o i n f o rm a t i c s) ,   v o l .   1 3 6 8 6   LN C S ,   p p .   2 3 7 2 5 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 1 - 1 9 8 0 9 - 0 _ 1 4 .   [ 6 3 ]   H .   R .   Y a o ,   N .   C a o ,   K .   R u sse l l ,   D .   C .   C h a n g ,   O .   F r i e d e r ,   a n d   J.  T .   F i n e m a n ,   S e l f - s u p e r v i se d   r e p r e se n t a t i o n   l e a r n i n g   o n   e l e c t r o n i c   h e a l t h   r e c o r d s   w i t h   g r a p h   K e r n e l   i n f o m a x ,   AC T r a n sa c t i o n s   o n   C o m p u t i n g   f o H e a l t h c a re ,   v o l .   5 ,   n o .   2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 6 4 8 6 9 5 .   [ 6 4 ]   N .   K a n g ,   H .   C h a n g ,   B .   M a ,   a n d   S .   S h a n ,   A   c o m p r e h e n si v e   f r a m e w o r k   f o r   l o n g - t a i l e d   l e a r n i n g   v i a   p r e t r a i n i n g   a n d   n o r m a l i z a t i o n ,   I EE T r a n s a c t i o n o n   N e u ra l   N e t w o rk a n d   L e a rn i n g   S y s t e m s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   3 ,   p p .   3 4 3 7 3 4 4 9 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TN N LS. 2 0 2 2 . 3 1 9 2 4 7 5 .   [ 6 5 ]   J.  Tr ä u b l e ,   L.   H i sc o x ,   C .   Jo h n so n ,   C . - B .   S c h ö n l i e b ,   G .   K .   S c h i e r l e ,   a n d   A .   A v i l e s - R i v e r o ,   C o n t r a st i v e   l e a r n i n g   w i t h   d y n a m i c   l o c a l i z e d   r e p u l si o n   f o r   b r a i n   a g e   p r e d i c t i o n   o n   3 D   st i f f n e ss   ma p s,   a rXi v   p r e p r i n t   a rX i v : 2 4 0 8 . 0 0 5 2 7 ,   2 0 2 4 .   [ 6 6 ]   Z.   J i a n g ,   T .   C h e n ,   T.   C h e n ,   a n d   Z.   W a n g ,   I mp r o v i n g   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g   o n   i m b a l a n c e d   se e d   d a t a   v i a   o p e n - w o r l d   sam p l i n g ,   Ad v a n c e s i n   N e u r a l   I n f o rm a t i o n   Pro c e ssi n g   S y st e m s ,   v o l .   8 ,   p p .   5 9 9 7 6 0 0 9 ,   2 0 2 1 .   [ 6 7 ]   Z.   Y a n g ,   J.  W a n g ,   a n d   Y .   Z h u ,   F e w - sh o t   c l a ss i f i c a t i o n   w i t h   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g ,   i n   E u r o p e a n   c o n f e re n c e   o n   c o m p u t e v i s i o n 2 0 2 2 ,   p p .   2 9 3 3 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 1 - 2 0 0 4 4 - 1 _ 1 7 .   [ 6 8 ]   A .   M a j e e ,   S .   K o t h a w a d e ,   K .   K i l l i a ms e t t y ,   a n d   R .   I y e r ,   S C o R e :   s u b mo d u l a r   c o mb i n a t o r i a l   r e p r e se n t a t i o n   l e a r n i n g   f o r   r e a l - w o r l d   c l a ss - i mb a l a n c e d   s e t t i n g s,”   a r Xi v   p re p ri n t   a r Xi v : 2 3 1 0 . 0 0 1 6 5 . ,   2 0 2 3 .   [ 6 9 ]   Z.   W a n g ,   C .   P e n g ,   Y .   Z h a n g ,   N .   W a n g ,   a n d   L.   L u o ,   F u l l y   c o n v o l u t i o n a l   si a m e se  n e t w o r k b a s e d   c h a n g e   d e t e c t i o n   f o r   o p t i c a l   a e r i a l   i ma g e s   w i t h   f o c a l   c o n t r a s t i v e   l o ss,”   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   4 5 7 ,   p p .   1 5 5 1 6 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m . 2 0 2 1 . 0 6 . 0 5 9 .   [ 7 0 ]   F .   A l e n e z i ,   Ş .   Ö z t ü r k ,   A .   A r m g h a n ,   a n d   K .   P o l a t ,   A n   e f f e c t i v e   h a s h i n g   m e t h o d   u s i n g   W - S h a p e d   c o n t r a s t i v e   l o s f o r   i mb a l a n c e d   d a t a se t s,   E x p e rt   S y st e m s w i t h   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   2 0 4 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 2 2 . 1 1 7 6 1 2 .   [ 7 1 ]   Y .   Zh a n g ,   B .   H o o i ,   D .   H u ,   J.  L i a n g ,   a n d   J.  F e n g ,   U n l e a sh i n g   t h e   p o w e r   o f   c o n t r a s t i v e   se l f - su p e r v i se d   v i su a l   m o d e l s v i a   c o n t r a s t - r e g u l a r i z e d   f i n e - t u n i n g ,   Ad v a n c e i n   N e u ra l   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ssi n g   S y s t e m s ,   v o l .   3 6 ,   p p .   2 9 8 4 8 2 9 8 6 0 ,   2 0 2 1 .   [ 7 2 ]   A .   A u d i b e r t ,   A .   G a u f f r e ,   a n d   M . - R .   A mi n i ,   E x p l o r i n g   c o n t r a s t i v e   l e a r n i n g   f o r   l o n g - t a i l e d   mu l t i - l a b e l   t e x t   c l a ssi f i c a t i o n ,   J o i n t   Eu r o p e a n   C o n f e re n c e   o n   Ma c h i n e   L e a r n i n g   a n d   K n o w l e d g e   D i sc o v e ry  i n   D a t a b a ses ,   p p .   2 4 5 2 6 1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 1 - 7 0 3 6 8 - 3 _ 1 5 .   [ 7 3 ]   M .   R .   H .   Ta h e r ,   F .   H a g h i g h i ,   M .   B .   G o t w a y ,   a n d   J .   Li a n g ,   C A i D :   c o n t e x t - a w a r e   i n s t a n c e   d i s c r i m i n a t i o n   f o r   se l f - su p e r v i se d   l e a r n i n g   i n   me d i c a l   i m a g i n g ,   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   Ma c h i n e   L e a r n i n g   R e se a rc h ,   2 0 2 2 ,   v o l .   1 7 2 ,   p p .   5 3 5 5 5 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.