Knowledge Distillation via Route Constrained Optimization

Posted 2022-12-05 爆米花好美啊

Motivation

已有的KD方法提升性能都是基于一个假设：teacher模型可以提供一种弱监督，且能被一个小student网络学习，但是实际上一个收敛的大网络表示空间很难被student学习，这会导致congruence loss很高
因此本文提出一种策略route constrained optimization，根据参数空间的route去选择teacher的参数，一步一步的指导student。

Method

Review

Mobilenet是S，res50是T，我们分别用10 40 120 240的resnet作为mobilenet的T，发现用越好的T，S loss越大，说明T越好，S越难学，不过性能确实是越来越好

RCO(Route Constrained Optimization)

把网络中间的训练状态称为anchor points

算法流程：

1. 训练T，得到不同训练状态的T，T1，T2…Tn
2. 随时初始化S
3. 用T1指导S，训练一段时间用T2指导S
4. 直到用Tn指导完S，得到最终的S
   注意这里何时切换T，后续需要讨论

Strategy for Selecting Anchor Points

1. Equal Epoch Interval Strategy：每个T训练4个epoch，但是比较粗暴，没有考虑各个T学习的难度
2. Greedy Search Strategy：
   
   30 100 180分别代表用不同时刻的T作文指导训练得到的S，然后随机取1w张图，分别送入他们得到输出，然后同时也送入不同epoch的teacher(60 120减低学习率)得到output

然后计算出的KL散度结果可以画成上图，发现在teacher的前期，30指导的S能够比较好的学习，而到了后面30指导的S已经跟不上节奏了，尤其是每一次减低学习率的时候

根据以上发现，本文提出一种策略

1. 计算S和当前T以及下一个anchor point的T之间的KL距离(随机选一些验证集图片计算output)
2. 当距离大于一定阈值后就换T

Experiment