#今日论文推荐# CVPR2022 | 中科大&华为提出用于非对称图像检索的上下文相似性蒸馏

针对资源受限场景,中科大&华为提出一种上下文相似性蒸馏框架,用于增强小型查询模型,使其输出特征与大型图库模型兼容。该方法无需额外标签,在保持检索精度的同时提升了效率。

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#今日论文推荐# CVPR2022 | 中科大&华为提出用于非对称图像检索的上下文相似性蒸馏

非对称图像检索,典型的查询端使用小模型,数据库服务器使用大模型,是资源受限场景的有效解决方案。然而,现有方法要么无法实现特征一致性,要么做出强假设,例如,需要来自大型模型的标记数据集或分类器等,这限制了它们的实际应用。为此,作者提出了一个灵活的上下文相似性蒸馏框架来增强小型查询模型并保持其输出特征与大型图库模型的输出特征兼容,这对于非对称检索至关重要。在本文的方法中,作者学习了具有新的上下文相似性一致性约束的小型模型,没有任何数据标签。在小模型学习过程中,它保留了每个训练图像及其相邻图像与大模型提取的特征之间的上下文相似性。这个简单的约束与同时保留一阶特征向量和二阶排序列表保持一致。大量实验表明,所提出的方法在 Revisited Oxford 和 Paris 数据集上优于最先进的方法。

大多数现有的图像检索方法使用相同的模型将查询图像和图库图像映射到特征向量,这被称为对称检索。为了达到较高的检索准确率,他们通常只是简单地选择一个大模型进行特征提取,这存在效率低下的问题。在一些计算和内存资源有限的实际场景中,例如移动搜索,在用户侧使用大模型进行特征提取是难以承受的,轻量化模型更可取。一种简单的解决方案是直接使用轻量级模型来提取图库和查询的特征,但是由于轻量级模型的表示能力较差,这通常会降低检索精度。在实践中,图库图像可以在具有足够计算资源的情况下离线处理,而查询在最终用户侧进行特征提取,计算能力有限。在这样的非对称检索设置中,采用大型模型来索引画廊图像并采用轻量级模型进行查询是可行的,这在检索准确性和效率之间进行权衡。

论文题目:Contextual Similarity Distillation for Asymmetric Image Retrieval
详细解读:https://www.aminer.cn/research_report/630e08c57cb68b460f0fa76bicon-default.png?t=M7J4https://www.aminer.cn/research_report/630e08c57cb68b460f0fa76b
AMiner链接:https://www.aminer.cn/?f=cs

<think>好的,我现在需要回答用户关于大模型蒸馏技术原理、实现过程、源代码案例分析资料的推荐请求。首先,我要确保自己理解大模型蒸馏的基本概念。知识蒸馏是将大型模型(教师模型)的知识转移到小型模型(学生模型)中的技术,通常用于模型压缩和部署优化。 接下来,用户需要的是原理、实现过程以及源代码案例分析的资料。我应该先回顾自己了解的知识蒸馏的关键点,比如Hinton在2015年的开创性工作,使用软标签和温度参数。然后,思考当前主流的蒸馏方法,如响应蒸馏、特征蒸馏、关系蒸馏等,以及相关的论文和框架。 然后考虑实现过程,可能需要涉及如何定义教师和学生模型,损失函数的设计(如KL散度、MSE损失等),训练流程的具体步骤。这部分需要结合具体的代码库或教程,例如PyTorch的实现示例,或者Hugging Face的Transformers库中的蒸馏案例。 关于源代码案例分析,需要查找开源项目中应用知识蒸馏的实例,例如DistilBERT、TinyBERT等,这些项目通常有公开的代码仓库,比如GitHub上的资源。此外,一些深度学习框架的官方文档或教程也可能提供示例代码,需要确认这些资源的可用性和正确性。 用户要求资料推荐,因此需要整理相关的论文、书籍、博客文章、GitHub仓库、视频教程等。要确保推荐的内容是权威且易于理解的,特别是对中文用户来说,如果有中文资料会更好。同时,要检查推荐的资源是否仍然有效,链接是否正确。 还要注意回答的结构,按照用户的要求分点说明,原理、实现、案例分开,确保结构清晰。同时,要使用中文,避免专业术语过于晦涩,必要时进行解释。 可能遇到的挑战是,如何平衡深度和广度,既覆盖足够的原理又不至于让用户感到信息过载。此外,确保推荐的资料是最新的,因为技术发展迅速,旧的资源可能不再适用。需要确认一些经典论文和最新的研究进展,比如除了Hinton的原始论文,还要包括近年来的改进方法。 还需要考虑用户的背景,可能是有一定机器学习基础的研究者或开发者,因此推荐的资料需要有一定的技术深度,同时提供代码实现帮助他们实践。在推荐GitHub项目时,优先选择star数多、维护活跃的项目,以确保代码质量和可复现性。 最后,检查是否符合系统级指令的要求,例如数学公式的正确使用,独立公式用$$...$$,行内公式用$...$,结构清晰,使用中文,LaTeX语法正确。需要特别注意回答中是否有涉及数学公式的部分,如损失函数的表达式,确保正确格式化。</think>以下是为您整理的大模型蒸馏技术相关资料推荐,涵盖原理、实现及源码分析: --- ### **一、核心原理** 1. **经典论文** - **《Distilling the Knowledge in a Neural Network》**(Hinton, 2015) 提出“软标签”和“温度参数”概念,损失函数设计为: $$\mathcal{L} = \alpha \cdot \mathcal{L}_{\text{KL}}(p_s, p_t) + (1-\alpha) \cdot \mathcal{L}_{\text{CE}}(y, p_s)$$ 其中$p_s$为学生预测,$p_t$为教师软标签,$\alpha$为权重系数。 - 论文链接:[arXiv:1503.02531](https://arxiv.org/abs/1503.02531) - **《Patient Knowledge Distillation for BERT》**(Sun et al., 2019) 针对BERT提出逐层特征匹配策略,定义中间层损失: $$\mathcal{L}_{\text{MSE}} = \frac{1}{d} \| \mathbf{h}_t^{(l)} - \mathbf{h}_s^{(l)} \|_2^2$$ - 论文链接:[arXiv:1908.09355](https://arxiv.org/abs/1908.09355) 2. **中文解析资料** - 《知识蒸馏综述:方法与应用》(知乎专栏) 系统性梳理蒸馏技术分类(响应蒸馏、特征蒸馏、关系蒸馏等)。 - B站视频教程《大模型压缩:知识蒸馏原理详解》(搜索关键词可查)。 --- ### **二、实现过程** 1. **关键步骤** - **教师模型固定**:加载预训练的大模型(如BERT、GPT)。 - **学生模型设计**:更浅或更窄的网络结构(如DistilBERT为6层Transformer)。 - **损失函数设计**:结合软标签损失(KL散度)和硬标签损失(交叉熵)。 - **训练策略**:动态调整温度参数$\tau$或损失权重$\alpha$。 2. **PyTorch代码框架** ```python # 伪代码示例:蒸馏损失计算 teacher_model.eval() student_logits = student_model(inputs) with torch.no_grad(): teacher_logits = teacher_model(inputs) # 计算软标签损失(带温度参数τ) soft_loss = F.kl_div( F.log_softmax(student_logits / τ, dim=-1), F.softmax(teacher_logits / τ, dim=-1), reduction='batchmean' ) * (τ ** 2) # 计算硬标签损失 hard_loss = F.cross_entropy(student_logits, labels) total_loss = α * soft_loss + (1 - α) * hard_loss ``` --- ### **三、源码案例分析** 1. **经典项目** - **DistilBERT(Hugging Face)** - 源码地址:[GitHub - huggingface/transformers](https://github.com/huggingface/transformers) - 关键实现:通过移除BERT的某些层并减少隐藏层维度压缩模型。 - **TinyBERT(华为)** - 源码地址:[GitHub - huawei-noah/Pretrained-Language-Model](https://github.com/huawei-noah/Pretrained-Language-Model) - 特点:设计“注意力矩阵蒸馏”和“嵌入层蒸馏”。 2. **实战教程** - **《Knowledge Distillation with PyTorch》** 手把手实现MNIST分类任务蒸馏,代码库:[GitHub示例](https://github.com/peterliht/knowledge-distillation-pytorch)。 - **Kaggle Notebook《BERT Distillation Tutorial》** 使用Hugging Face库完成BERT到小型模型的蒸馏。 --- ### **四、扩展阅读** - **书籍推荐** 《机器学习模型压缩与加速》(机械工业出版社) 第5章详解蒸馏技术及工业级优化方法。 - **最新进展** - **《MetaDistiller: Network Self-Boosting via Meta-Learned Top-Down Distillation》**(CVPR 2023) 结合元学习动态调整蒸馏策略。 - **《Distill-NAS: Neural Architecture Search via Knowledge Distillation》** 将蒸馏与NAS结合自动搜索高效学生模型。 --- 如需进一步探讨某个技术细节或代码调试,欢迎补充具体问题!
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