Recent years have witnessed a remarkable success of large deep learning models. However, training these models is challenging due to high computational costs, painfully slow convergence, and overfitting issues. In this paper, we present Deep Incubation, a novel approach that enables the efficient and effective training of large models by dividing them into smaller sub-modules that can be trained separately and assembled seamlessly. A key challenge for implementing this idea is to ensure the compatibility of the independently trained sub-modules. To address this issue, we first introduce a global, shared meta model, which is leveraged to implicitly link all the modules together, and can be designed as an extremely small network with negligible computational overhead. Then we propose a module incubation algorithm, which trains each sub-module to replace the corresponding component of the meta model and accomplish a given learning task. Despite the simplicity, our approach effectively encourages each sub-module to be aware of its role in the target large model, such that the finally-learned sub-modules can collaborate with each other smoothly after being assembled. Empirically, our method outperforms end-to-end (E2E) training in terms of both final accuracy and training efficiency. For example, on top of ViT-Huge, it improves the accuracy by 2.7% on ImageNet or achieves similar performance with 4x less training time. Notably, the gains are significant for downstream tasks as well (e.g., object detection and image segmentation on COCO and ADE20K). Code is available at https://github.com/LeapLabTHU/Deep-Incubation.


翻译:近年来,大型深度学习模型取得了显著成功。然而,训练这些模型面临巨大挑战,包括高昂的计算成本、极其缓慢的收敛速度以及过拟合问题。本文提出深度孵化方法,这是一种将大型模型分解为可独立训练并能无缝组装的小型子模块,从而实现高效训练的新范式。该方案的关键挑战在于确保独立训练的子模块之间具有兼容性。为解决此问题,我们首先引入一个全局共享的元模型,该模型可隐式连接所有子模块,且可设计为计算开销极小的超小型网络。然后提出模块孵化算法,通过训练每个子模块替代元模型中对应组件,完成给定学习任务。尽管方法简洁,但能有效促使每个子模块感知其在目标大型模型中的角色,使得最终习得的子模块在组装后能够顺畅协作。实验表明,我们的方法在最终精度和训练效率上均优于端到端训练。例如,基于ViT-Huge模型,该方法在ImageNet上提升2.7%的准确率,或在4倍更少的训练时间内达到相近性能。值得注意的是,该方法在下游任务(如COCO数据集上的目标检测和ADE20K数据集上的图像分割)中同样取得显著提升。代码已开源至https://github.com/LeapLabTHU/Deep-Incubation。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
20+阅读 · 2021年9月16日
专知会员服务
90+阅读 · 2021年6月29日
专知会员服务
16+阅读 · 2020年7月27日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Arxiv
26+阅读 · 2019年3月5日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员