深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練中有哪些trick？

還是蠻多的，之前總結(jié)過一次，在這里搬運(yùn)一下，DOTA：大道至簡(jiǎn)：算法工程師煉丹Trick手冊(cè)

https://zhuanlan.zhihu.com/p/352971645

Focal Loss

針對(duì)類別不平衡問題，用預(yù)測(cè)概率對(duì)不同類別的loss進(jìn)行加權(quán)。Focal loss對(duì)CE loss增加了一個(gè)調(diào)制系數(shù)來降低容易樣本的權(quán)重值，使得訓(xùn)練過程更加關(guān)注困難樣本。

loss = -np.log(p) loss = (1-p)^G * loss

Dropout

隨機(jī)丟棄，抑制過擬合，提高模型魯棒性。

Normalization

Batch Normalization 于2015年由 Google 提出，開 Normalization 之先河。其規(guī)范化針對(duì)單個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行，利用網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)一個(gè) mini-batch 的數(shù)據(jù)來計(jì)算該神經(jīng)元的均值和方差,因而稱為 Batch Normalization。

x = (x - x.mean()) / x.std()

relu

用極簡(jiǎn)的方式實(shí)現(xiàn)非線性激活，緩解梯度消失。

x = max(x, 0)

Cyclic LR

每隔一段時(shí)間重啟學(xué)習(xí)率，這樣在單位時(shí)間內(nèi)能收斂到多個(gè)局部最小值，可以得到很多個(gè)模型做集成。

scheduler = lambda x: ((LR_INIT-LR_MIN)/2)*(np.cos(PI*(np.mod(x-1,CYCLE)/(CYCLE)))+1)+LR_MIN

With Flooding

當(dāng)training loss大于一個(gè)閾值時(shí)，進(jìn)行正常的梯度下降；當(dāng)training loss低于閾值時(shí)，會(huì)反過來進(jìn)行梯度上升，讓training loss保持在一個(gè)閾值附近，讓模型持續(xù)進(jìn)行"random walk"，并期望模型能被優(yōu)化到一個(gè)平坦的損失區(qū)域，這樣發(fā)現(xiàn)test loss進(jìn)行了double decent。

flood = (loss - b).abs() + b

Group Normalization

def GroupNorm(x, gamma, beta, G, eps=1e-5):    # x: input features with shape [N,C,H,W]    # gamma, beta: scale and offset, with shape [1,C,1,1]    # G: number of groups for GN    N, C, H, W = x.shape    x = tf.reshape(x, [N, G, C // G, H, W])    mean, var = tf.nn.moments(x, [2, 3, 4], keep dims=True)    x = (x - mean) / tf.sqrt(var + eps)    x = tf.reshape(x, [N, C, H, W])    return x * gamma + beta

Label Smoothing

abel smoothing將hard label轉(zhuǎn)變成soft label，使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更加平滑。標(biāo)簽平滑是用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）的有效正則化工具，該工具通過在均勻分布和hard標(biāo)簽之間應(yīng)用加權(quán)平均值來生成soft標(biāo)簽。它通常用于減少訓(xùn)練DNN的過擬合問題并進(jìn)一步提高分類性能。

targets = (1 - label_smooth) * targets + label_smooth / num_classes

Wasserstein GAN

• 徹底解決GAN訓(xùn)練不穩(wěn)定的問題，不再需要小心平衡生成器和判別器的訓(xùn)練程度
• 基本解決了Collapse mode的問題，確保了生成樣本的多樣性訓(xùn)練過程中終于有一個(gè)像交叉熵、準(zhǔn)確率這樣的數(shù)值來指示
• 訓(xùn)練的進(jìn)程，數(shù)值越小代表GAN訓(xùn)練得越好，代表生成器產(chǎn)生的圖像質(zhì)量越高
• 不需要精心設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，最簡(jiǎn)單的多層全連接網(wǎng)絡(luò)就可以做到以上3點(diǎn)。

Skip Connection

一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供恒等映射的能力，保證模型不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)變深而退化。

F(x) = F(x) + x

參考文獻(xiàn)

• https://www.zhihu.com/question/427088601
• https://arxiv.org/pdf/1701.07875.pdf
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/25071913
• https://www.zhihu.com/people/yuconan/posts