在 Keras 进行修剪

Posted 2023-03-12

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【中文标题】在 Keras 进行修剪【英文标题】：Pruning in Keras 【发布时间】：2017-06-16 22:44:54 【问题描述】：

我正在尝试使用 Keras 设计一个优先考虑预测性能的神经网络，但通过进一步减少每层的层数和节点数，我无法获得足够高的准确度。我注意到我的很大一部分权重实际上为零（> 95％）。有没有办法修剪密集层以希望减少预测时间？

【问题讨论】：

“有效为零”究竟是什么意思？您使用哪些图层类型？你试过什么？ @MartinThoma 我使用的是基本的Dense 层。大多数权重要么等于零，要么非常接近于零，以至于将它们设置为零不会改变任何输入的网络输出。然而，在不增加平均测试用例损失的情况下，不能从网络中删除单个节点。我的假设是，在大多数权重无用的时候，稀疏网络在预测方面会更有效。 “非常接近于零，以至于将它们设置为零不会改变任何输入的网络输出”——这是什么意思？ 10^-5？ 10^-6？ 10^-100? @MartinThoma 我认为“无关阈值”大约是< 10^-15，根据经验确定您现在可以使用 keras 修剪神经网络 【参考方案1】：

不是专门的方式:(

目前没有简单（专用）的方式使用 Keras 来做到这一点。

https://groups.google.com/forum/#!topic/keras-users/oEecCWayJrM 正在进行讨论。

您可能也对这篇论文感兴趣：https://arxiv.org/pdf/1608.04493v1.pdf。

【讨论】：

非常有趣的论文，谢谢。您对何时（或是否）将在 Keras 中实现这一点有任何见解吗？还是我应该切换到不同的框架？老实说，我不相信改变框架会有多大帮助。据我所知，tensorflow 和 theano 都没有实现这种功能。尽管如此，您仍然可以手动计算出一些东西......您对权重的绝对值进行阈值化，将它们从层中移除，并移除与您刚刚移除的神经元相对应的权重，如果是这样的话。这听起来并不直接，但我认为也没有什么大秘密。 tensorflow.org/model_optimization/guide/pruning 是 Keras 中的专用方式。正如我在下面建议的那样，对延迟改进的支持正在进行中【参考方案2】：

看看 Keras Surgeon： https://github.com/BenWhetton/keras-surgeon

我自己没有尝试过，但文档声称它具有删除或插入节点的功能。

另外，在查看了一些关于剪枝的论文后，似乎许多研究人员创建了一个具有更少通道（或更少层）的新模型，然后将权重从原始模型复制到新模型。

【讨论】：

刚刚尝试使用 Surgeon 进行修剪，只要满足条件，这很容易。似乎没有现成的剪枝启发式方法，只有工具本身。【参考方案3】：

请参阅此 tf.keras 专用工具。 https://www.tensorflow.org/model_optimization/guide/pruning

正如概述所示，对延迟改进的支持正在进行中

编辑：Keras -> tf.keras 基于 LucG 的建议。

【讨论】：

tensorflow的一些model_optimization函数实际上是专用于tf.keras的，不适用于keras本身。【参考方案4】：

如果您将单个权重设置为零，这不会阻止它在反向传播期间更新吗？从一个时期到下一个时期，重量不应该保持为零吗？这就是为什么在训练之前将初始权重设置为非零值的原因。如果您想“移除”整个节点，只需将该节点输出上的所有权重设置为零，这样可以防止该节点在整个训练过程中对输出产生任何影响。

【讨论】：