迁移学习与fine-tuning的区别

本文介绍了迁移学习的概念,即利用预训练模型的部分应用于相似任务,以节省训练时间和提高效果。此外,还解释了fine-tuning技巧,即对模型参数进行微调以适应新任务。

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迁移学习是一个idea,把一个预先训练好的模型的部分挪到一个类似的任务上使用。一方面这节省了训练的时间;另一方面对于某些任务我们可能有很大的dataset而对于另一些相似的任务并没有那么大的dataset,那么我们就可以拿在前者上训练好的模型抽掉最后几层(抽掉多少视后者有多大而定),在后者上只另外train最后几层。举个例子,在语音识别里我们有很多英语的数据,但却没有多少的葡萄牙语的数据,考虑到两者都深受拉丁语影响,我可以先拿英语的语音数据训练一个模型,在基于这个模型在葡萄牙语上训练模型的最后几层对最后几层参数进行微调。

fine-tuning 是一个trick,在迁移学习中有所涉及,但不仅仅出现在迁移学习中,指对参数进行微调。

### Fine-tuning 的相关技巧 #### 1. 数据集的选择准备 在执行 Fine-tuning 之前,确保目标领域数据的质量至关重要。对于图像分类任务,通常需要对数据进行增强操作以提高模型的泛化能力[^2]。常见的数据增强技术包括随机裁剪、水平翻转、颜色抖动等。 #### 2. 学习率调整策略 Fine-tuning 过程中的学习率设置是一个关键因素。一般建议采用较低的学习率来防止破坏预训练模型中已经学到的知识结构。可以尝试使用学习率调度器(Learning Rate Scheduler),例如余弦退火或逐步衰减法,以便动态调整学习率。 #### 3. 层冻结解冻 为了保护预训练权重不被过早更新而导致性能下降,在初始阶段可以选择只训练网络的最后一层或者几层全连接层,而保持其他卷积层参数不变。随着训练过程推进,再逐渐放开更多层参训练。 #### 4. 批量大小的影响 批量大小也会影响最终效果。较小批次可能带来更稳定收敛但较慢速度;较大则反之。因此需根据具体硬件资源情况合理设定该值。 #### 5. 正则化手段的应用 为了避免过度拟合新数据集,在 fine-tune 期间可引入正则项如 L2 正则化 或 dropout 方法 来增加模型鲁棒性。 ```python import torch.nn as nn from torchvision import models model = models.resnet18(pretrained=True) # 冻结所有层 for param in model.parameters(): param.requires_grad = False # 修改最后一层适应新的类别数 num_ftrs = model.fc.in_features model.fc = nn.Linear(num_ftrs, num_classes) ``` 上述代码展示了如何加载 ResNet 并仅允许最后线性变换部分接受梯度反向传播的过程。 #### 6. 使用迁移学习框架简化流程 利用现有的深度学习库比如 PyTorch TensorFlow 提供的功能模块能够极大地减少实现复杂性的负担。这些工具不仅提供了丰富的预训练模型集合还内置了许多实用功能支持快速完成定制化的 fine-tuning 工作流。 ---
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