On the Efficacy of Knowledge Distillation

Posted 2022-05-31 爆米花好美啊

Motivation

• 实验观察到：并不是性能越好的teacher就能蒸馏(教)出更好的student，因此本文想梳理出影响蒸馏性能的因素
• 推测是容量不匹配的原因，导致student模型不能够mimic teacher，反而带偏了主要的loss
• 之前解决该问题的做法是逐步的进行蒸馏，但是效果也不好。
  
• 左边Teacher为WRN k-1，k是深度，Student是WRN16-1和DN40-12(Densenet 40-12)，两个student并没有随着teacher深度的增加而效果变好
• 右边Teacher为WRN 16/28-k, Student是WRN16-1和WRN28-1，两个student并没有随着teacher宽度的增加而效果变好
  表明单单提高teacher的性能好坏并不一定能提高蒸馏效果
  

Method

因为本文提出一种early-stop teacher方法可以有效地避免该问题即：

• 使用early-stop teacher进行蒸馏
• 接近收敛时要提前停止知识蒸馏(这个论文中后续没有细说了)

Experiments

有趣的发现：

• 红色是training from scratch，蓝色是full KD，我们可以看到网络训练前期，KD大大帮助了训练，但是后面会开始影响精度

• 逐步的进行蒸馏可能依赖于网络结构，如在本文实验的Res18不work，和之前的论文又悖

训练过程：开始训练一个teacher，然后KD得到s1，然后s1KD得到s2，以此循环最后得到sk，最最后可以把他们ensemble起来得到一个最终模型

但是本文发现在Res18不work，逐步KD得到的还不如train from scratch，在WRN16-2上是work的。但是最终ensemble的模型还不如ensemble一些train from scratch的模型，因为KD得到的模型太“像”了

• teacher太强，student的容量和teacher差距太远，导致根本都无法mimic到那个空间去，KD loss随着teacher变强升高，反而容易干扰正常的学习。

引入Early Stop的策略后情况有所改善了