剪枝方法

本文介绍了搜索树中的剪枝技术,包括剪枝的基本原则(正确性、准确性和高效性),以及具体的剪枝方法如可行性剪枝和最优性剪枝等。文章还探讨了极端法和调整法等高级剪枝策略。

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搜索的进程可以看作从树根出发,遍历一颗倒置的树---搜索树的过程。所谓剪枝就是通过某种判断,避免一些不必要的遍历过程,就是剪去搜索树中的某些枝条。

剪枝的原则:
(1)正确性
     必须保证不能丢失正确的解,这是前提。通过解答必须具备的特征,必须满足的条件来考察待判断的枝条能否被剪掉。
(2)准确性
     即能够尽可能多的剪去不能得到正确解的枝条。
(3)高效性
     设计好剪枝判断方法后,对每一根枝条都执行一次判断。要尽量减少剪枝判断的副作用

剪枝方法:
(1)可行性剪枝。
(2)最优性剪枝(上下界剪枝)。
极端法:通过对当前节点进行理想式扩展,通过否定这样的情况来避免对当前的节点扩展;
调整法:基本思想通过对子树的比较剪掉重复子树和明显不是最有前途的子树;
数学方法:利用专门剪枝知识,借助数学模型
### Slim 剪枝方法概述 Slim剪枝是一种基于通道间关系的神经网络压缩技术,其核心思想在于通过分析卷积层之间的权重矩阵来减少冗余参数。这种方法利用了Batch Normalization (BN) 层中的缩放因子(scale factor),这些因子能够反映不同通道的重要性[^1]。 具体而言,在训练过程中引入L1正则化项到损失函数中,促使不重要的通道对应的BN层缩放因子趋向于零。当某些缩放因子接近零时,则可以安全移除对应通道及其关联的滤波器而不显著影响模型性能。这种策略不仅减少了计算量还降低了存储需求。 以下是Python代码示例展示如何应用Slim Pruning: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models def apply_slim_pruning(model): pruned_layers = [] for layer in model.layers: if isinstance(layer, layers.Conv2D): weights = layer.get_weights() # 获取当前层后的 BN 层 bn_layer = get_next_bn_layer(layer) gamma = bn_layer.gamma.numpy() # 提取gamma值 # 计算阈值并裁剪掉小于该值的所有通道 threshold = np.percentile(abs(gamma), 90) # 取前10%重要度高的通道保留下来 mask = abs(gamma) >= threshold new_weights = [w[:, :, i]*mask[i] for i,w in enumerate(weights)] layer.set_weights(new_weights) return models.Model(inputs=model.input, outputs=model.output) # 定义获取下一个BN层的方法 def get_next_bn_layer(conv_layer): next_layer = conv_layer.outbound_nodes[0].outbound_layer while not isinstance(next_layer,layers.BatchNormalization): next_layer = next_layer.outbound_nodes[0].outbound_layer return next_layer ``` 上述代码片段展示了怎样遍历给定模型中的每一层,并针对那些属于`Conv2D`类型的图层执行特定操作——即依据紧随其后的批量规范化(Batch Normalization) 图层里的伽马系数(`gamma`) 来决定哪些过滤器应该被修剪掉。 ### 实现细节与优势 - **实现方式**: 主要依赖于对现有架构稍作修改即可完成部署;无需重新设计整个网络结构。 - **教程资源**: TensorFlow官方文档以及GitHub上存在大量有关此主题的实际项目可供学习参考。 - **实际案例**: MobileNetV2就是采用类似思路进行了有效瘦身优化的一个经典例子。
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