【知识蒸馏2018】Knowledge Transfer via Distillation of Activation Boundaries Formed by Hidden Neurons

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【知识蒸馏2018】Knowledge Transfer via Distillation of Activation Boundaries Formed by Hidden Neurons

【知识蒸馏2018】Knowledge Transfer via Distillation of Activation Boundaries Formed by Hidden Neurons

   论文： .03233.pdf

目录

• 一 主要思想：
• 二 问题来源及推导模型：
• • 1. 问题及推导
  • 2.补充：
• 三 实验结果：

一 主要思想：

  让教师网络层的神经元的激活边界尽量和学生网络的一样。所谓的激活边界指的是分离超平面（针对的是RELU这种激活函数），其决定了神经元的激活与失活。本文提出的激活转移损失，让教师网络与学生网络之间的分离边界尽可能一致。

二 问题来源及推导模型：

1. 问题及推导

  

  
  定义： 教师网络到最后隐藏层的函数T，相应学生为S（在激活函数之前）。为了方便，先假设教师学生最后隐藏层具有相同尺寸大小为R^M。
  针对图片I，相应有T(I),S(I) ∈ \in ∈ R^M。
  

  以前使用的损失函数中如下（1）：

  其中激活函数 σ ( x ) = m a x ( 0 , x ) \sigma(x)=max(0,x) σ(x)=max(0,x)。
  
  

  产生的问题： 损失(1)使学生仅仅近似老师的神经元反应，但结果的激活边界可能有很大的不同。尤其是不好区分弱反应和强反应。
  
  

  为了准确地转移激活边界，我们的想法是放大在激活边界附近区域的可忽略的转移损失。为了放大损失，我们定义了一个元素激活指示器函数来表示：

  图1的下半部分显示了使用激活转移损失的知识转移。虽然神经元反应的大小没有很好地传递，但它被训练以保持教师神经元的激活。因此，激活边界被准确地传递。考虑到激活边界在神经网络中的重要性，激活传递损失在知识传递中比均方误差更有效。

  由于ρ()是一个离散函数，激活转移损失不能通过梯度下降最小化。因此，我们提出了一个可被梯度下降最小化的替代损失。

  最小化激活转移损失类似于学习二值分类器。

   如果教师神经元是活跃的则学生神经元的反应应大于0;如果教师神经元是不活跃的，则小于0。借鉴了hinge loss：

  

2.补充：

  1）.当老师和学生的最后尺寸不一致时，添加联通函数r：

  
  
  2）.卷积网络同样适用。

  

三 实验结果：

  关于本文提出的替代损失是否使神经元激活相似。为了进行比较，我们还评估了l1和l0.5的损失函数，以及l2的损失。
  
  最后对边缘值µ进行了消融研究。