Transfer learning and knowledge distillation has recently gained a lot of attention in the deep learning community. One transfer approach, the student-teacher learning, has been shown to successfully create ``small'' student neural networks that mimic the performance of a much bigger and more complex ``teacher'' networks. In this paper, we investigate an extension to this approach and transfer from a non-neural-based machine learning pipeline as teacher to a neural network (NN) student, which would allow for joint optimization of the various pipeline components and a single unified inference engine for multiple ML tasks. In particular, we explore replacing the random forest classifier by transfer learning to a student NN. We experimented with various NN topologies on 100 OpenML tasks in which random forest has been one of the best solutions. Our results show that for the majority of the tasks, the student NN can indeed mimic the teacher if one can select the right NN hyper-parameters. We also investigated the use of random forest for selecting the right NN hyper-parameters.


翻译:迁移学习和知识蒸馏近期在深度学习领域引起了广泛关注。其中一种迁移方法——师生学习机制,已被证明能够成功创建“小型”学生神经网络,使其模仿规模更大、结构更复杂的“教师”网络的性能。本文研究将该方法扩展至非神经网络的机器学习流水线向学生神经网络的迁移,从而实现流水线各组件的联合优化,并为多种机器学习任务提供统一的推理引擎。具体而言,我们探索了通过迁移学习将随机森林分类器替换为学生神经网络的方法。在100个随机森林表现最优的OpenML任务中,我们测试了多种神经网络拓扑结构。结果表明,在大多数任务中,若能选择恰当的神经网络超参数,学生神经网络确实能有效模仿教师网络的表现。此外,我们还研究了利用随机森林选择最佳神经网络超参数的可行性。

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人工神经网络(Artificial Neural Network,即ANN ),是20世纪80 年代以来人工智能领域兴起的研究热点。它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象, 建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数(activation function)。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重,这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式,权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。 最近十多年来,人工神经网络的研究工作不断深入,已经取得了很大的进展,其在模式识别、智能机器人、自动控制、预测估计、生物、医学、经济等领域已成功地解决了许多现代计算机难以解决的实际问题,表现出了良好的智能特性。
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