Python写一段知识蒸馏的代码

时间: 2023-05-24 15:05:27 浏览: 164
以下是一个简单的Python代码示例,将大型神经网络模型进行知识蒸馏,生成一个更小的模型: ``` import tensorflow as tf import numpy as np # 加载大型神经网络模型 model = tf.keras.applications.VGG16(weights='imagenet', include_top=True) # 加载数据集 data = tf.keras.datasets.cifar10.load_data() x_train, y_train = data[0] x_test, y_test = data[1] # 数据预处理 x_train = tf.keras.applications.vgg16.preprocess_input(x_train) x_test = tf.keras.applications.vgg16.preprocess_input(x_test) # 训练大型模型 model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(), loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True), metrics=[tf.keras.metrics.SparseCategoricalAccuracy()]) model.fit(x_train, y_train, batch_size=64, epochs=10, validation_data=(x_test, y_test)) # 提取大型模型中间层的输出作为知识特征 layer_outputs = [layer.output for layer in model.layers] teacher_outputs = tf.keras.models.Model(inputs=model.inputs, outputs=layer_outputs[1:-1]).predict(x_train) # 训练小型模型 student_model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Input(shape=(32,32,3)), tf.keras.layers.Conv2D(filters=32, kernel_size=(3,3), activation='relu', padding='same'), tf.keras.layers.BatchNormalization(), tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2,2)), tf.keras.layers.Conv2D(filters=64, kernel_size=(3,3), activation='relu', padding='same'), tf.keras.layers.BatchNormalization(), tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2,2)), tf.keras.layers.Flatten(), tf.keras.layers.Dense(units=128, activation='relu'), tf.keras.layers.Dropout(0.2), tf.keras.layers.Dense(units=10, activation='softmax') ]) # 定义知识蒸馏的损失函数 def distillation_loss(y_true, y_pred, teacher_preds, temperature=5): alpha = 0.1 * temperature ** 2 loss = alpha * tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy()(y_true, y_pred) loss += (1 - alpha) * tf.keras.losses.KLDivergence()(tf.nn.softmax(tf.divide(teacher_preds, temperature)), tf.nn.softmax(tf.divide(y_pred, temperature))) return loss # 使用知识蒸馏训练小型模型 temperature = 5 epochs = 10 batch_size = 64 optimizer = tf.keras.optimizers.Adam() for epoch in range(epochs): print('Epoch {}/{}'.format(epoch + 1, epochs)) for i in range(0, len(x_train), batch_size): x_batch = x_train[i:i + batch_size] y_batch = y_train[i:i + batch_size] teacher_preds = [output[i:i + batch_size] for output in teacher_outputs] with tf.GradientTape() as tape: y_pred = student_model(x_batch) loss = distillation_loss(y_batch, y_pred, teacher_preds, temperature=temperature) grads = tape.gradient(loss, student_model.trainable_variables) optimizer.apply_gradients(zip(grads, student_model.trainable_variables)) # 在训练结束时增加温度,以便使蒸馏更接近于真实的概率分布 if epoch == epochs - 1: temperature *= 2 # 在每个Epoch结束后,使用测试集评估模型性能 loss, accuracy = student_model.evaluate(x_test, y_test, verbose=0) print('Test loss:', loss) print('Test accuracy:', accuracy) ``` 在这个例子中,我们首先载入了VGG16模型和CIFAR-10数据集,然后对VGG16模型进行训练,得到了该模型的准确率在测试集上的表现。接着,我们通过提取VGG16模型中间层的输出作为知识特征,对我们自己设计的小型模型进行训练。在小型模型的训练过程中,我们使用了知识蒸馏算法,并定义了相应的知识蒸馏损失函数。最后,在每个Epoch结束时,使用测试集评估小型模型的性能表现。

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