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Lecture 03教师不一定是更大的模型,也不一定提供真值

教师不一定是更大的模型,也不一定提供真值

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教师软目标、坍塌、任务信息与域变化的三个不同问题

从P23评价协议或P24新任务带一个问题进入,不必顺序读完三条分支。

  • 目标是否允许无用的解? 看常量表示为何得到零一致性损失,再用LAB 17区分固定教师拟合与独立EMA计算。
  • 线性读不出是否等于信息丢失? 看XOR四点图,再用LAB 18比较标签信息、身份信息和读出形式。
  • 换环境失效是否就是负迁移? 看环境变化与负迁移,再用LAB 19分别计算适配收益与相对scratch收益。

留下一个可检验判断即可:指出你比较的是哪两个对象、固定了什么条件、结果排除了哪种解释。若要用真实图像检查冻结与微调,回到LAB 01/LAB 02。

对比学习用负例阻止所有样本挤成一点。如果去掉负例,只让同图两视图接近,常量表示 f(x)=cf(x)=c 对任意输入都能达到零距离。这个解完全满足“彼此一致”,却不能区分杯子和书。于是问题从“怎样产生训练目标”推进为:目标本身是否排除了我们不想要的解?本册把教师学习、表示信息和域变化连起来,是因为三者都要求分清模型容易满足的条件和我们真正需要的能力。

教师不一定是更大的模型,也不一定提供真值

传统知识蒸馏用训练好的教师给学生提供输出分布。教师 logits a=(4,2,0)a=(4,2,0) 对应三个类别,温度 TT 下的软目标为 qi=exp⁡(ai/T)/∑jexp⁡(aj/T)q_i=\exp(a_i/T)/\sum_j\exp(a_j/T)。T=1T=1 得到约 (0.8668,0.1173,0.0159)(0.8668,0.1173,0.0159),T=2T=2 得到 (0.6652,0.2447,0.0900)(0.6652,0.2447,0.0900)。硬标签只指出第一类;软目标还表达第二类比第三类更接近教师判断。学生可用交叉熵 −∑iqilog⁡pi-\sum_iq_i\log p_i 或等价的、忽略教师熵常数后的 KL 项拟合。

蒸馏常把软目标项与真实标签项结合,并对温度目标作 T2T^2 缩放以补偿典型梯度尺度变化。温度不是提高事实正确率的按钮;教师若依赖背景,软分布同样可能传递背景捷径。这里传递的是教师行为中的结构,是否有益需要在目标分布上测量。见 Hinton 等,2015:蒸馏与温度软目标。

自监督教师则可以来自学生自身的历史参数。以 EMA 教师为例,教师参数 ξ←mξ+(1−m)θ\xi\leftarrow m\xi+(1-m)\theta,目标分支停止梯度,学生去预测另一视图的教师输出。这节省人工标签,却没有凭空增加关于类别的权威来源。固定预训练教师、监督蒸馏教师和 EMA 自监督教师的来源与更新方式不同;看到“teacher”一词,先问它由什么数据训练、是否更新、哪条分支接收梯度。

设计 谁产生目标 目标是否随学生训练变化 一项必须核对的风险
固定教师蒸馏 已训练模型 通常不变 教师错误和偏差会被模仿
EMA 自监督教师 学生参数的移动平均 平滑变化 常量解或退化解是否受到约束
人工类别监督 标注规则与标注者 数据集内通常固定 类别集合遗漏与标注噪声

BYOL 使用在线/目标网络、预测器和停止梯度等不对称设计;DINO 使用教师—学生分布匹配,并结合 centering、sharpening 等机制。它们给出了不显式使用负例也能学表示的实证路线。BYOL · DINO。不能把结果压缩成“EMA 单独保证不坍塌”:若随意删掉预测器、改变归一化或温度,系统已不是论文中的训练组合;只观察训练损失也识别不了所有退化。