基于paddle2.0写一个用于知识蒸馏的代码

时间: 2024-05-10 21:16:25 浏览: 122
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采用paddle框架自定制一维卷积神经网络对西储大学轴承数据集进行故障识别(复现于基于卷积神经网络的轴承故障诊断算法研究的论文)

好的,下面是一个基于PaddlePaddle 2.0的知识蒸馏代码示例: ```python import paddle import paddle.nn.functional as F from paddle.vision.transforms import Compose, Normalize from paddle.vision.datasets import MNIST from paddle.io import DataLoader # 定义数据预处理 transform = Compose([Normalize(mean=[127.5], std=[127.5], data_format='CHW')]) # 加载训练集和测试集 train_dataset = MNIST(mode='train', transform=transform) test_dataset = MNIST(mode='test', transform=transform) # 定义超参数 batch_size = 64 learning_rate = 0.001 epochs = 10 # 定义模型 class LeNet(paddle.nn.Layer): def __init__(self): super(LeNet, self).__init__() self.conv1 = paddle.nn.Conv2D(in_channels=1, out_channels=6, kernel_size=5, stride=1, padding=2) self.pool1 = paddle.nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2, padding=0) self.conv2 = paddle.nn.Conv2D(in_channels=6, out_channels=16, kernel_size=5, stride=1, padding=0) self.pool2 = paddle.nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2, padding=0) self.fc1 = paddle.nn.Linear(in_features=16*5*5, out_features=120) self.fc2 = paddle.nn.Linear(in_features=120, out_features=84) self.fc3 = paddle.nn.Linear(in_features=84, out_features=10) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = F.relu(x) x = self.pool1(x) x = self.conv2(x) x = F.relu(x) x = self.pool2(x) x = paddle.flatten(x, start_axis=1, stop_axis=-1) x = self.fc1(x) x = F.relu(x) x = self.fc2(x) x = F.relu(x) x = self.fc3(x) return x # 定义教师模型 teacher_model = LeNet() teacher_model.train() # 使用MNIST训练教师模型 train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) optimizer = paddle.optimizer.Adam(parameters=teacher_model.parameters(), learning_rate=learning_rate) for epoch in range(epochs): for batch_id, data in enumerate(train_loader()): x_data = data[0] y_data = paddle.to_tensor(data[1]) y_data = F.one_hot(y_data, num_classes=10) y_data = paddle.reshape(y_data, [-1, 10]) logits = teacher_model(x_data) loss = F.softmax_with_cross_entropy(logits, y_data) avg_loss = paddle.mean(loss) if batch_id % 100 == 0: print("epoch: {}, batch_id: {}, loss is: {}".format(epoch, batch_id, avg_loss.numpy())) avg_loss.backward() optimizer.step() optimizer.clear_grad() # 定义学生模型 student_model = LeNet() student_model.train() # 定义蒸馏损失函数 def distillation_loss(T, teacher_logits, student_logits): T = paddle.to_tensor(T) teacher_soft = F.softmax(teacher_logits / T, axis=-1) student_soft = F.softmax(student_logits / T, axis=-1) loss = F.kl_div(teacher_soft, student_soft, reduction='batchmean') * T * T return loss # 定义蒸馏训练函数 def train_distillation(model, T, train_loader, optimizer): for batch_id, data in enumerate(train_loader()): x_data = data[0] y_data = paddle.to_tensor(data[1]) y_data = F.one_hot(y_data, num_classes=10) y_data = paddle.reshape(y_data, [-1, 10]) logits = model(x_data) teacher_logits = teacher_model(x_data) loss = distillation_loss(T, teacher_logits, logits) + F.softmax_with_cross_entropy(logits, y_data) avg_loss = paddle.mean(loss) if batch_id % 100 == 0: print("batch_id: {}, loss is: {}".format(batch_id, avg_loss.numpy())) avg_loss.backward() optimizer.step() optimizer.clear_grad() # 使用蒸馏训练学生模型 train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) optimizer = paddle.optimizer.Adam(parameters=student_model.parameters(), learning_rate=learning_rate) T = 5.0 for epoch in range(epochs): train_distillation(student_model, T, train_loader, optimizer) # 评估模型 test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size) student_model.eval() acc = paddle.metric.accuracy() for batch_id, data in enumerate(test_loader()): x_data = data[0] y_data = paddle.to_tensor(data[1]) logits = student_model(x_data) pred = F.softmax(logits) acc.update(pred, y_data) print("Test accuracy: {:.2f}%".format(acc.accumulate() * 100)) ``` 以上代码演示了如何使用PaddlePaddle 2.0实现知识蒸馏。其中,我们先使用MNIST数据集训练一个教师模型,然后使用蒸馏训练方法训练一个学生模型。在蒸馏训练中,我们使用教师模型的输出作为软标签,同时加入交叉熵损失,最终得到的损失函数就是蒸馏损失函数。使用蒸馏训练得到的学生模型可以达到与教师模型相近的准确率,同时具有更小的模型体积和计算开销。
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