深度学习中Fine-tune是什么？

Posted 2021-08-23 Chris Brown

Fine-tune

        fine-tune中文译为“微调”，深度学习中需要在深层网络中不断进行训练更新模型的参数（权重）拟合能实现预期结果的模型。
然而在深层次的神经网络中进行训练，由于模型规模大，参数量多，因此会有以下问题：

         1. 计算较为耗时，会占用大量计算资源和时间成本；
         2. 对于较为复杂的任务，比如说对于目标识别任务，目标类别多起来的话，如果想提升模型的表现能力，需要大量的数据集。同样以目标识别任务为例子，我们需要大量标注的图像数据来对模型进行训练；

        然而还存在一个问题，仍然以目标识别任务为例，假设有一个已经训练好的模型A，其任务是识别（猫，狗，人，鸡，鸭，鹅）这6+1（背景）个类别的目标，当我们的需求发生变化，需要再增加一类目标“猪”时，如果采用重新训练一个新模型B的方式无疑会增加成本，而且造成了资源浪费——A和B的模型需求相似度高，我们为什么不可以利用到已经成熟的模型A呢？
        解决以上问题的方案就是fine-tune，微调！比如针对于以上举例，可以采用的一个微调策略是保留模型A的前若干层的结构以及它们训练后的权重，然后更改模型最后一层的softmax，调整其映射到（猫，狗，人，鸡，鸭，鹅，猪）+背景这八个类别，这样就大大减少了训练的时间和计算成本。
        其实还可以这么理解fine-tune：我们的目标是使预测损失最小化，在各个参数展开的空间内找到最优的点（或者是靠近最优点的点），如果从开始找，当然比较慢；但是从之前已经训练好的其他类似模型开始，就相当于在最优点附近的点开始，自然收敛的速度和效果会比从零训练好得多。
        当然针对不同的情况，fine-tune的方式也不尽相同，见下图：

图片来源于该博客