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神经网络压缩

时间:2023-07-22 21:47:07浏览次数:26  
标签:Network 训练 压缩 裁剪 正确率 神经网络 参数 Channel

Network Compression(神经网络收缩)

  • 把硕大的模型缩小,因为很多时候需要把这些模型运用在有资源约束的环境下(例如:智能手表、无人机、自驾车)

把资料传在云端,在云端做运算,最后再把结果回传:这种方法的局限性就是传输会有时间差,如果需要做非常及时的回应,中间的时间差可能无法接收,并且这种方法也无法保障隐私

既然小的Network也能有很高的正确率,为什么不训练小的Network?

大的Network比较好训练,因为大的Network包含了很多小的Network,某个小的Network不一定包含结果好的函数,直接训练大的Network相当于训练了很多小的不同模型的Network;直接训练某个小的Network,往往没有办法得到和大的Network同样的正确率,通过大Network裁剪剩下的小的Network都的那些有较好结果的小的Network

Network Pruning(神经网络裁剪)

  • 把Network中一些参数减掉,一个巨大的Network中不一定全部参数都有用,Network Pruning的概念就是把一个巨大的Network中没用的参数找出来,并去除掉
  1. 评估每个参数的重要性:看参数的绝对值(越接近0的参数越不重要)
  2. 评估每个神经元的重要性:看神经元输出不为0的次数
  • 裁剪之后模型的正确率就会降低,需要再重新训练一下,通过微调使正确率回升
  • 一次裁剪不可以去除太多参数,但可以进行多次裁剪

Weight Pruning(以参数为单位裁剪)

  • 由于裁剪会导致Network不规则,在实做中,GPU加速运算时不能把其看做矩阵乘法运算,所以可以对去掉的参数补0,实际上这样并没有将Network变小

这种方法往往可以裁剪95%的参数,并且正确率只掉1%~2%,但计算时间并没有明显减少

Neuron Pruning(以神经元为单位裁剪)

  • 这种方法裁剪之后并不会导致Network不规则

Knowledge Distillation(知识净化)

  • 先训练一个大的Network,这个大的Network当做老师,再根据这个大Network去训练一个小的Network,学生Network训练时,直接拿老师的输出当成正确答案,这样可以让学生Network学到更多的东西(Ensemble:取多个老师输出的平均结果当成正确答案学习)

当老师Network输出比较集中时,通过Softmax后可能和标注一样,所以可以Temperature的技巧使输出更加平滑

Parameter Quantization(参数量化)

  • 只用比较少的空间来储存一个参数
  1. 16Bit存储一个参数改为4Bit存储
  2. 把值相近的参数设置为公共参数,这样便只需保存一次

Architecture Design(系统结构设计)

1、Depthwise Convolution(切除卷积):有几个Channel就有几个Filter,一个Filter只管一个Channel(主要用于缩减特征值),不像CNN(卷积卷积神经网络),Filter数量和Channel数量没有关系;这样的缺陷是,缩小后的特征值中,Channel之间没有任何互动

2、  pointwise convolution(逐点的卷积):用1*1的Filter去扫过缩小的特征值求和,建立不同Channel之间的联系(与CNN中一样,只强制了filter的大小)

Dynamic Computation(动态计算)

  • 希望Network可以自由的调整计算量,因为有时候同样的模型需要在不同的设备上运行,不同设备的运算资源是不同的,并且同一设备在不同状态的计算资源也不同
  • 让Network可以自由的调整他的深度:训练一个很深的Network

方法:

  1. 在中间某些层中加入一些额外的层,用于根据这层的输出直接得到结果;当运算资源充足时,可以运行全部的层得到最终结果,当运算资源不充足时,Network就自行决定在某个层直接输出结果
  2. 让Network根据当前的机器状态自由的决定他的宽度

  

然后训练时所有的状况都考虑,例如:最小化(不唯一)

结:前4中技术并不是互斥的,可以同时使用

 

标签:Network,训练,压缩,裁剪,正确率,神经网络,参数,Channel
From: https://www.cnblogs.com/TianLiang-2000/p/17574311.html

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