Deep learning has contributed greatly to many successes in artificial intelligence in recent years. Today, it is possible to train models that have thousands of layers and hundreds of billions of parameters. Large-scale deep models have achieved great success, but the enormous computational complexity and gigantic storage requirements make it extremely difficult to implement them in real-time applications. On the other hand, the size of the dataset is still a real problem in many domains. Data are often missing, too expensive, or impossible to obtain for other reasons. Ensemble learning is partially a solution to the problem of small datasets and overfitting. However, ensemble learning in its basic version is associated with a linear increase in computational complexity. We analyzed the impact of the ensemble decision-fusion mechanism and checked various methods of sharing the decisions including voting algorithms. We used the modified knowledge distillation framework as a decision-fusion mechanism which allows in addition compressing of the entire ensemble model into a weight space of a single model. We showed that knowledge distillation can aggregate knowledge from multiple teachers in only one student model and, with the same computational complexity, obtain a better-performing model compared to a model trained in the standard manner. We have developed our own method for mimicking the responses of all teachers at the same time, simultaneously. We tested these solutions on several benchmark datasets. In the end, we presented a wide application use of the efficient multi-teacher knowledge distillation framework. In the first example, we used knowledge distillation to develop models that could automate corrosion detection on aircraft fuselage. The second example describes detection of smoke on observation cameras in order to counteract wildfires in forests.


翻译:深度学习近年来为人工智能领域的诸多成功做出了巨大贡献。如今,训练拥有数千层和数千亿参数的模型已成为可能。大规模深度模型取得了巨大成功,但巨大的计算复杂度和极端的存储需求使其在实时应用中极难实现。另一方面,数据集规模在许多领域仍是一个现实问题。数据常常缺失、过于昂贵或因其他原因无法获取。集成学习在一定程度上是解决小数据集和过拟合问题的一种方案。然而,基础版本的集成学习伴随着计算复杂度的线性增长。我们分析了集成决策融合机制的影响,并考察了包括投票算法在内的多种决策共享方法。我们使用改进的知识蒸馏框架作为决策融合机制,该机制还能将整个集成模型压缩到单个模型的权重空间中。我们证明,知识蒸馏可以将来自多个教师的知识聚合到仅一个学生模型中,并且在相同的计算复杂度下,获得比标准训练方式更优的模型。我们开发了自己的方法,能够同时模仿所有教师的响应。我们在多个基准数据集上测试了这些解决方案。最后,我们展示了高效多教师知识蒸馏框架的广泛应用实例。在第一个示例中,我们使用知识蒸馏开发了能够自动化检测飞机机身腐蚀的模型。第二个示例描述了在观测摄像头上检测烟雾以应对森林野火的方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

通过学习、实践或探索所获得的认识、判断或技能。
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月3日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天11:43
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员