Deeplearning知识蒸馏

Deeplearning知识蒸馏

merge

paddleslim.dist.merge(teacher_program, student_program, data_name_map, place, scope=fluid.global_scope(), name_prefix='teacher_')

merge将teacher_program融合到student_program中。在融合的program中，可以为其中合适的teacher特征图和student特征图添加蒸馏损失函数，从而达到用teacher模型的暗知识（Dark Knowledge）指导student模型学习的目的。

参数：

• teacher_program (Program)-定义了teacher模型的 paddle program
• student_program (Program)-定义了student模型的 paddle program
• data_name_map (dict)-teacher输入接口名与student输入接口名的映射，其中dict的 key 为teacher的输入名，value 为student的输入名
• place (fluid.CPUPlace()|fluid.CUDAPlace(N))-该参数表示程序运行在何种设备上，这里的N为GPU对应的ID
• scope (Scope)-该参数表示程序使用的变量作用域，如果不指定将使用默认的全局作用域。默认值： fluid.global_scope()
• name_prefix (str)-merge操作将统一为teacher的 Variables 添加的名称前缀name_prefix。默认值：’teacher_‘

返回： 无

注解

data_name_map 是 teacher_var name到student_var name的映射 ，如果写反可能无法正确进行merge

使用示例：

import paddle.fluid as fluid

import paddleslim.dist as dist

student_program = fluid.Program()

with fluid.program_guard(student_program):

    x = fluid.layers.data(name='x', shape=[1, 28, 28])

    conv = fluid.layers.conv2d(x, 32, 1)

    out = fluid.layers.conv2d(conv, 64, 3, padding=1)

teacher_program = fluid.Program()

with fluid.program_guard(teacher_program):

    y = fluid.layers.data(name='y', shape=[1, 28, 28])

    conv = fluid.layers.conv2d(y, 32, 1)

    conv = fluid.layers.conv2d(conv, 32, 3, padding=1)

    out = fluid.layers.conv2d(conv, 64, 3, padding=1)

data_name_map = {'y':'x'}

USE_GPU = False

place = fluid.CUDAPlace(0) if USE_GPU else fluid.CPUPlace()

dist.merge(teacher_program, student_program,

                          data_name_map, place)

fsp_loss

paddleslim.dist.fsp_loss(teacher_var1_name, teacher_var2_name, student_var1_name, student_var2_name, program=fluid.default_main_program())

fsp_loss为program内的teacher var和student var添加fsp loss，出自论文 A Gift from Knowledge Distillation: Fast Optimization, Network Minimization and Transfer Learning

参数：

• teacher_var1_name (str): teacher_var1的名称. 对应的variable是一个形为`[batch_size, x_channel, height, width]`的4-D特征图Tensor，数据类型为float32或float64
• teacher_var2_name (str): teacher_var2的名称. 对应的variable是一个形为`[batch_size, y_channel, height, width]`的4-D特征图Tensor，数据类型为float32或float64。只有y_channel可以与teacher_var1的x_channel不同，其他维度必须与teacher_var1相同
• student_var1_name (str): student_var1的名称. 对应的variable需与teacher_var1尺寸保持一致，是一个形为`[batch_size, x_channel, height, width]`的4-D特征图Tensor，数据类型为float32或float64
• student_var2_name (str): student_var2的名称. 对应的variable需与teacher_var2尺寸保持一致，是一个形为`[batch_size, y_channel, height, width]`的4-D特征图Tensor，数据类型为float32或float64。只有y_channel可以与student_var1的x_channel不同，其他维度必须与student_var1相同
• program (Program): 用于蒸馏训练的fluid program。默认值： fluid.default_main_program()

返回： 由teacher_var1, teacher_var2, student_var1, student_var2组合得到的fsp_loss

使用示例：

l2_loss

paddleslim.dist.l2_loss(teacher_var_name, student_var_name, program=fluid.default_main_program())[[]](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleSlim/blob/develop/paddleslim/dist/single_distiller.py#L118)

: l2_loss为program内的teacher var和student var添加l2 loss

参数：

• teacher_var_name (str): teacher_var的名称.
• student_var_name (str): student_var的名称.
• program (Program): 用于蒸馏训练的fluid program。默认值： fluid.default_main_program()

返回： 由teacher_var, student_var组合得到的l2_loss

使用示例：

soft_label_loss

paddleslim.dist.soft_label_loss(teacher_var_name, student_var_name, program=fluid.default_main_program(), teacher_temperature=1., student_temperature=1.)[[]](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleSlim/blob/develop/paddleslim/dist/single_distiller.py#L136)

soft_label_loss为program内的teacher var和student var添加soft label loss，出自论文 Distilling the Knowledge in a Neural Network

参数：

• teacher_var_name (str): teacher_var的名称.
• student_var_name (str): student_var的名称.
• program (Program): 用于蒸馏训练的fluid program。默认值： fluid.default_main_program()
• teacher_temperature (float): 对teacher_var进行soft操作的温度值，温度值越大得到的特征图越平滑
• student_temperature (float): 对student_var进行soft操作的温度值，温度值越大得到的特征图越平滑

返回： 由teacher_var, student_var组合得到的soft_label_loss

使用示例：

loss

paddleslim.dist.loss(loss_func, program=fluid.default_main_program(), **kwargs) [[]](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleSlim/blob/develop/paddleslim/dist/single_distiller.py#L165)

: loss函数支持对任意多对teacher_var和student_var使用自定义损失函数

参数：

• **loss_func**( python function): 自定义的损失函数，输入为teacher var和student var，输出为自定义的loss
• program (Program): 用于蒸馏训练的fluid program。默认值： fluid.default_main_program()
• **kwargs : loss_func输入名与对应variable名称

返回 ：自定义的损失函数loss

使用示例：

注解

在添加蒸馏loss时会引入新的variable，需要注意新引入的variable不要与student variables命名冲突。这里建议两种用法（两种方法任选其一即可）：

1. 建议与student_program使用同一个命名空间，以避免一些未指定名称的variables(例如tmp_0, tmp_1...)多次定义为同一名称出现命名冲突
2. 建议在添加蒸馏loss时指定一个命名空间前缀