知识蒸馏学习

知识蒸馏----教师和学生模型:将已训练完善的模型作为教师模型,通过控制“温度”从模型的输出结果中“蒸馏”出“知识”用于学生模型的训练,并希望轻量级的学生模型能够学到教师模型的“知识”,达到和教师模型相同的表现。

本质上属于迁移学习

优点:

1.节省成本。由于使用现有的已经训练好的模型模型,将其中蕴含的信息用于指导新的训练阶段,避免了重新学习耗费的时间。

2.保护隐私。将模型和知识表示进行分离,从而在训练过程中将教师模型作为“黑盒”处理,可以避免直接暴露敏感数据,达到隐私保护效果

3.模型简单。将复杂的深层网络模型向浅层的小型网络模型迁移知识。

在这里插入图片描述

分类:

离线蒸馏:老师模型传授给学生模型,不参与训练。

在线蒸馏:老师模型没有预训练,准备和学生模型一同进行训练,在一同训练的过程中来指导学生模型进行学习,完成知识蒸馏。

自蒸馏:老师模型和学生模型是一个模型,也就是一个模型来指导自己进行学习,完成知识蒸馏

### 联邦学习知识蒸馏的关系 联邦学习是一种分布式机器学习范式,在该范式下,多个设备或客户端可以在不共享数据的情况下协作训练模型[^1]。而知识蒸馏则是一种通过较小的学生模型来模仿较大教师模型的技术,其核心在于利用教师模型知识指导学生模型学习过程[^2]。 两者之间的联系主要体现在解决联邦学习中的某些特定问题上。例如,在联邦学习环境中,由于参与方的数据分布差异以及计算能力的不同,可能会导致模型性能下降或者难以统一优化目标。此时可以引入知识蒸馏技术,使得复杂的大规模全局模型能够被更轻量化的本地模型所替代并保持较高的精度[^3]。 #### 区别 - **定义层面** - 联邦学习关注的是如何让分布在各个节点上的独立个体共同完成一项学习任务而不泄露原始敏感信息。 - 知识蒸馏侧重于压缩复杂的神经网络架构到更加紧凑的形式以便部署至资源受限环境当中去。 - **实现机制方面** - 在联邦学习里,各成员之间交换参数更新而非实际样本本身;而在知识蒸馏过程中,则是从软标签概率分布角度出发来进行迁移学习操作[^4]。 #### 应用场景对比分析 | 场景描述 | 更适合采用的方法 | | --- | --- | | 当面临跨机构间合作但又担心个人隐私暴露风险时 | 使用联邦学习方案更为恰当因为可以直接规避掉直接接触原始资料的风险| | 如果希望减少推理阶段所需消耗硬件成本同时维持较好效果的话 | 则应该考虑加入知识蒸馏环节从而获得体积小巧却依然具备强大泛化力的小型版本| ```python import tensorflow_federated as tff from pysyft.frameworks.tensorflow.fedavg import FedAvg def federated_training(): # Define the model function. def create_keras_model(): return tf.keras.models.Sequential([ tf.keras.layers.InputLayer(input_shape=(784,)), tf.keras.layers.Dense(10, kernel_initializer='zeros'), tf.keras.layers.Softmax(), ]) iterative_process = tff.learning.build_federated_averaging_process( model_fn=create_keras_model) state = iterative_process.initialize() for _ in range(1, NUM_ROUNDS+1): state, metrics = iterative_process.next(state, federated_train_data) # Example of knowledge distillation implementation using Keras API student_model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(), loss=losses.KLDivergence()) teacher_predictions = teacher_model.predict(x_test) student_model.fit(x=x_train,y=y_train,batch_size=batch_size,epochs=num_epochs,callbacks=[callback]) ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值