深度学习刷SOTA的一堆trick
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本文转载:公众号:包包算法笔记
稳定有用型trick
0.模型融合
懂得都懂,打比赛必备,做文章没卵用的人人皆知trick,早年模型小的时候还用stacking,直接概率融合效果也不错。
1、 对抗训练
对抗训练就是在输入的层次增加扰动,根据扰动产生的样本,来做一次反向传播。以FGM为例,在NLP上,扰动作用于embedding层。给个即插即用代码片段吧,引用了知乎id:Nicolas的代码,写的不错,带着看原理很容易就明白了。
# 初始化
fgm = FGM(model)
for batch_input, batch_label in data:
# 正常训练
loss = model(batch_input, batch_label)
loss.backward() # 反向传播,得到正常的grad
# 对抗训练
fgm.attack() # 在embedding上添加对抗扰动
loss_adv = model(batch_input, batch_label)
loss_adv.backward() # 反向传播,并在正常的grad基础上,累加对抗训练的梯度
fgm.restore() # 恢复embedding参数
# 梯度下降,更新参数
optimizer.step()
model.zero_grad()
具体FGM的实现
import torch
class FGM():
def __init__(self, model):
self.model = model
self.backup =
def attack(self, epsilon=1., emb_name='emb.'):
# emb_name这个参数要换成你模型中embedding的参数名
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad and emb_name in name:
self.backup[name] = param.data.clone()
norm = torch.norm(param.grad)
if norm != 0 and not torch.isnan(norm):
r_at = epsilon * param.grad / norm
param.data.add_(r_at)
def restore(self, emb_name='emb.'):
# emb_name这个参数要换成你模型中embedding的参数名
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad and emb_name in name:
assert name in self.backup
param.data = self.backup[name]
self.backup =
2.EMA/SWA
移动平均,保存历史的一份参数,在一定训练阶段后,拿历史的参数给目前学习的参数做一次平滑。这个东西,我之前在earhian的祖传代码里看到的。他喜欢这东西+衰减学习率。确实每次都有用。
# 初始化
ema = EMA(model, 0.999)
ema.register()
# 训练过程中,更新完参数后,同步update shadow weights
def train():
optimizer.step()
ema.update()
# eval前,apply shadow weights;eval之后,恢复原来模型的参数
def evaluate():
ema.apply_shadow()
# evaluate
ema.restore()
具体EMA实现,即插即用:
class EMA():
def __init__(self, model, decay):
self.model = model
self.decay = decay
self.shadow =
self.backup =
def register(self):
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad:
self.shadow[name] = param.data.clone()
def update(self):
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad:
assert name in self.shadow
new_average = (1.0 - self.decay) * param.data + self.decay * self.shadow[name]
self.shadow[name] = new_average.clone()
def apply_shadow(self):
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad:
assert name in self.shadow
self.backup[name] = param.data
param.data = self.shadow[name]
def restore(self):
for name, param in self.model.named_parameters():
if param.requires_grad:
assert name in self.backup
param.data = self.backup[name]
self.backup =
这两个方法的问题就是跑起来会变慢,并且提分点都在前分位,不过可以是即插即用类型。
3.Rdrop等对比学习方法
有点用,不会变差,实现起来也很简单。
#训练过程上下文
ce = CrossEntropyLoss(reduction='none')
kld = nn.KLDivLoss(reduction='none')
logits1 = model(input)
logits2 = model(input)
#下面是训练过程中对比学习的核心实现!!!!
kl_weight = 0.5 #对比loss权重
ce_loss = (ce(logits1, target) + ce(logits2, target)) / 2
kl_1 = kld(F.log_softmax(logits1, dim=-1), F.softmax(logits2, dim=-1)).sum(-1)
kl_2 = kld(F.log_softmax(logits2, dim=-1), F.softmax(logits1, dim=-1)).sum(-1)
loss = ce_loss + kl_weight * (kl_1 + kl_2) / 2
大家都知道,在训练阶段。dropout是开启的,你多次推断dropout是有随机性的。
模型如果鲁棒的话,你同一个样本,即使推断时候,开着dropout,结果也应该差不多。好了,那么它的原理也呼之欲出了。用一张图来形容就是:
随便你怎么踹(dropout),本AI稳如老狗。
KLD loss是衡量两个分布的距离的,所以说他就是在原始的loss上,加了一个loss,这个loss刻画了模型经过两次推断,抵抗因dropout造成扰动的能力。
4.TTA
这个一句话说明白,测试时候构造靠谱的数据增强,简单一点的数据增强方式比较好,然后把预测结果加起来算个平均。
5.伪标签
代码和原理实现也不难,代价也是训练变慢,毕竟多了一些数据一句话说明白,就是用训练的模型,把测试数据,或者没有标签的数据,推断一遍。构成伪标签,然后拿回去训练。注意不要leak。
听起来挺离谱的,我们把步骤用伪代码实现一下。
model1.fit(train_set,label, val=validation_set) #step1
pseudo_label=model.pridict(test_set) #step2
new_label = concat(pseudo_label, label) #step3
new_train_set = concat(test_set, train_set) #step3
model2.fit(new_train_set, new_label, val=validation_set) #step4
final_predict = model2.predict(test_set) #step5
用网上一个经典的图来说就是。
6.神经网络自动填空值
表数据在NN上的trick,快被tabnet 集大成了,这个方法是把缺失值的位置之外的地方mask,本身当成1这样可以学习出一个参数,再加回这个feature的输入上。可以看看他文章的实现。
场景受限型trick
有用但场景受限或者不稳定
1、PET或者其他prompt的方案
在一些特定场景上有用,比如zeroshot,或者小样本的监督训练,在数据量充足情况下拿来做模型融合有点用,单模型不一定干的过硬怼。
2、Focalloss
偶尔有用,大部分时候用处不大,看指标,在一些对长尾,和稀有类别特别关注的任务和指标上有所作为。
3、mixup/cutmix等数据增强
挑数据,大部分数据和任务用处不大,局部特征比较敏感的任务有用,比如音频分类等
4、人脸等一些改动softmax的方式
在数据量偏少的时候有用,在工业界数据量巨大的情况下用处不大
5、领域后预训练
把自己的数据集,在Bert base上用MLM任务再过一遍,代价也是变慢,得益于huggingface可用性极高的代码,实现起来也非常简单,适用于和预训练预料差别比较大的一些场景,比如中药,ai4code等,在一些普通的新闻文本分类数据集上用处不大。
6、分类变检索
这算是小样本分类问题的标准解法了,类似于人脸领域的baseline,在这上面有很多围绕类间可分,类内聚集的loss改进,像aa-softmax,arcface,am-softmax等
在文本分类,图像分类上效果都不错。
突破性能型trick
1.混合精度训练
AMP即插即用,立竿见影。
2.梯度累积
在优化器更新参数之前,用相同的模型参数进行几次前后向传播。在每次反向传播时计算的梯度被累积(加总)。不过这种方法会影响BN的计算,可以用来突破batchsize上限。
3.Queue或者memery bank
可以让batchsize突破天际,可以参考MoCo用来做对比学习的那个实现方式
4.非必要不同步
多卡ddp训练的时候,用到梯度累积时,可以使用no_sync减少不必要的梯度同步,加快速度
以上是关于深度学习刷SOTA的一堆trick的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
深度学习中的Benchmark,Baseline,Backbone和SOTA的比较说明举例分析
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