无数据知识蒸馏（DFKD）的目的是在没有培训数据的情况下培训从教师网络的轻量级学生网络。现有方法主要遵循生成信息样本的范式，并通过针对数据先验，边界样本或内存样本来逐步更新学生模型。但是，以前的DFKD方法很难在不同的训练阶段动态调整生成策略，这反过来又很难实现高效且稳定的训练。在本文中，我们探讨了如何从课程学习（CL）的角度来教学学生，并提出一种新方法，即“ CUDFKD”，即“使用课程的无数据知识蒸馏”。它逐渐从简单的样本到困难的样本学习，这类似于人类学习的方式。此外，我们还提供了对主要化最小化（MM）算法的理论分析，并解释了CUDFKD的收敛性。在基准数据集上进行的实验表明，使用简单的课程设计策略，CUDFKD可以在最先进的DFKD方法和不同的基准测试中实现最佳性能，例如CIFAR10上RESNET18模型的95.28 \％TOP1的精度，这是更好的而不是从头开始培训数据。训练很快，在30个时期内达到90 \％的最高精度，并且训练期间的差异稳定。同样在本文中，还分析和讨论了CUDFKD的适用性。

知识蒸馏（KD）是压缩边缘设备深层分类模型的有效工具。但是，KD的表现受教师和学生网络之间较大容量差距的影响。最近的方法已诉诸KD的多个教师助手（TA）设置，该设置依次降低了教师模型的大小，以相对弥合这些模型之间的尺寸差距。本文提出了一种称为“知识蒸馏”课程专家选择的新技术，以有效地增强在容量差距问题下对紧凑型学生的学习。该技术建立在以下假设的基础上：学生网络应逐渐使用分层的教学课程来逐步指导，因为它可以从较低（较高的）容量教师网络中更好地学习（硬）数据样本。具体而言，我们的方法是一种基于TA的逐渐的KD技术，它每个输入图像选择单个教师，该课程是基于通过对图像进行分类的难度驱动的课程的。在这项工作中，我们凭经验验证了我们的假设，并对CIFAR-10，CIFAR-100，CINIC-10和Imagenet数据集进行了严格的实验，并在类似VGG的模型，Resnets和WideresNets架构上显示出提高的准确性。

无数据知识蒸馏（KD）允许从训练有素的神经网络（教师）到更紧凑的一个（学生）的知识转移在没有原始训练数据。现有的作品使用验证集来监视学生通过实际数据的准确性，并在整个过程中报告最高性能。但是，验证数据可能无法在蒸馏时间可用，使得记录实现峰值精度的学生快照即可。因此，实际的无数据KD方法应该是坚固的，理想情况下，在蒸馏过程中理想地提供单调增加的学生准确性。这是具有挑战性的，因为学生因合成数据的分布转移而经历了知识劣化。克服这个问题的直接方法是定期存储和排练生成的样本，这增加了内存占据措施并创造了隐私问题。我们建议用生成网络模拟先前观察到的合成样品的分布。特别地，我们设计了具有训练目标的变形式自动化器（VAE），其定制以最佳地学习合成数据表示。学生被生成的伪重播技术排练，其中样品由VAE产生。因此，可以防止知识劣化而不存储任何样本。在图像分类基准测试中的实验表明，我们的方法优化了蒸馏模型精度的预期值，同时消除了采样存储方法产生的大型内存开销。

Most existing distillation methods ignore the flexible role of the temperature in the loss function and fix it as a hyper-parameter that can be decided by an inefficient grid search. In general, the temperature controls the discrepancy between two distributions and can faithfully determine the difficulty level of the distillation task. Keeping a constant temperature, i.e., a fixed level of task difficulty, is usually sub-optimal for a growing student during its progressive learning stages. In this paper, we propose a simple curriculum-based technique, termed Curriculum Temperature for Knowledge Distillation (CTKD), which controls the task difficulty level during the student's learning career through a dynamic and learnable temperature. Specifically, following an easy-to-hard curriculum, we gradually increase the distillation loss w.r.t. the temperature, leading to increased distillation difficulty in an adversarial manner. As an easy-to-use plug-in technique, CTKD can be seamlessly integrated into existing knowledge distillation frameworks and brings general improvements at a negligible additional computation cost. Extensive experiments on CIFAR-100, ImageNet-2012, and MS-COCO demonstrate the effectiveness of our method. Our code is available at https://github.com/zhengli97/CTKD.

知识蒸馏在模型压缩方面取得了显着的成就。但是，大多数现有方法需要原始的培训数据，而实践中的实际数据通常是不可用的，因为隐私，安全性和传输限制。为了解决这个问题，我们提出了一种有条件的生成数据无数据知识蒸馏（CGDD）框架，用于培训有效的便携式网络，而无需任何实际数据。在此框架中，除了使用教师模型中提取的知识外，我们将预设标签作为额外的辅助信息介绍以培训发电机。然后，训练有素的发生器可以根据需要产生指定类别的有意义的培训样本。为了促进蒸馏过程，除了使用常规蒸馏损失，我们将预设标签视为地面真理标签，以便学生网络直接由合成训练样本类别监督。此外，我们强制学生网络模仿教师模型的注意图，进一步提高了其性能。为了验证我们方法的优越性，我们设计一个新的评估度量称为相对准确性，可以直接比较不同蒸馏方法的有效性。培训的便携式网络通过提出的数据无数据蒸馏方法获得了99.63％，99.07％和99.84％的CIFAR10，CIFAR100和CALTECH101的相对准确性。实验结果表明了所提出的方法的优越性。

无数据知识蒸馏（DFKD）最近引起了人们的关注，这要归功于其在不使用培训数据的情况下将知识从教师网络转移到学生网络的吸引力。主要思想是使用发电机合成数据以培训学生。随着发电机的更新，合成数据的分布将发生变化。如果发电机和学生接受对手的训练，使学生忘记了先前一步获得的知识，则这种分配转换可能会很大。为了减轻这个问题，我们提出了一种简单而有效的方法，称为动量对抗蒸馏（MAD），该方法维持了发电机的指数移动平均值（EMA）副本，并使用发电机和EMA生成器的合成样品来培训学生。由于EMA发电机可以被视为发电机旧版本的合奏，并且与发电机相比，更新的更改通常会发生较小的变化，因此对其合成样本进行培训可以帮助学生回顾过去的知识，并防止学生适应太快的速度发电机的新更新。我们在六个基准数据集上进行的实验，包括ImageNet和Place365，表明MAD的性能优于竞争方法来处理大型分配转移问题。我们的方法还与现有的DFKD方法相比，甚至在某些情况下达到了最新的方法。

知识蒸馏（KD）在将学习表征从大型模型（教师）转移到小型模型（学生）方面表现出非常有希望的能力。但是，随着学生和教师之间的容量差距变得更大，现有的KD方法无法获得更好的结果。我们的工作表明，“先验知识”对KD至关重要，尤其是在应用大型老师时。特别是，我们提出了动态的先验知识（DPK），该知识将教师特征的一部分作为特征蒸馏之前的先验知识。这意味着我们的方法还将教师的功能视为“输入”，而不仅仅是``目标''。此外，我们根据特征差距动态调整训练阶段的先验知识比率，从而引导学生在适当的困难中。为了评估所提出的方法，我们对两个图像分类基准（即CIFAR100和Imagenet）和一个对象检测基准（即MS Coco）进行了广泛的实验。结果表明，在不同的设置下，我们方法在性能方面具有优势。更重要的是，我们的DPK使学生模型的表现与教师模型的表现呈正相关，这意味着我们可以通过应用更大的教师进一步提高学生的准确性。我们的代码将公开用于可重复性。

Knowledge distillation (KD) has gained a lot of attention in the field of model compression for edge devices thanks to its effectiveness in compressing large powerful networks into smaller lower-capacity models. Online distillation, in which both the teacher and the student are learning collaboratively, has also gained much interest due to its ability to improve on the performance of the networks involved. The Kullback-Leibler (KL) divergence ensures the proper knowledge transfer between the teacher and student. However, most online KD techniques present some bottlenecks under the network capacity gap. By cooperatively and simultaneously training, the models the KL distance becomes incapable of properly minimizing the teacher's and student's distributions. Alongside accuracy, critical edge device applications are in need of well-calibrated compact networks. Confidence calibration provides a sensible way of getting trustworthy predictions. We propose BD-KD: Balancing of Divergences for online Knowledge Distillation. We show that adaptively balancing between the reverse and forward divergences shifts the focus of the training strategy to the compact student network without limiting the teacher network's learning process. We demonstrate that, by performing this balancing design at the level of the student distillation loss, we improve upon both performance accuracy and calibration of the compact student network. We conducted extensive experiments using a variety of network architectures and show improvements on multiple datasets including CIFAR-10, CIFAR-100, Tiny-ImageNet, and ImageNet. We illustrate the effectiveness of our approach through comprehensive comparisons and ablations with current state-of-the-art online and offline KD techniques.

随着边缘设备深度学习的普及日益普及，压缩大型神经网络以满足资源受限设备的硬件要求成为了重要的研究方向。目前正在使用许多压缩方法来降低神经网络的存储器尺寸和能量消耗。知识蒸馏（KD）是通过使用数据样本来将通过大型模型（教师）捕获的知识转移到较小的数据样本（学生）的方法和IT功能。但是，由于各种原因，在压缩阶段可能无法访问原始训练数据。因此，无数据模型压缩是各种作品所解决的正在进行的研究问题。在本文中，我们指出灾难性的遗忘是在现有的无数据蒸馏方法中可能被观察到的问题。此外，其中一些方法中的样本生成策略可能导致合成和实际数据分布之间的不匹配。为了防止此类问题，我们提出了一种无数据的KD框架，它随着时间的推移维护生成的样本的动态集合。此外，我们添加了匹配目标生成策略中的实际数据分布的约束，该策略为目标最大信息增益。我们的实验表明，与SVHN，时尚MNIST和CIFAR100数据集上的最先进方法相比，我们可以提高通过KD获得的学生模型的准确性。

Knowledge Distillation (KD) aims to distill the knowledge of a cumbersome teacher model into a lightweight student model. Its success is generally attributed to the privileged information on similarities among categories provided by the teacher model, and in this sense, only strong teacher models are deployed to teach weaker students in practice. In this work, we challenge this common belief by following experimental observations: 1) beyond the acknowledgment that the teacher can improve the student, the student can also enhance the teacher significantly by reversing the KD procedure; 2) a poorly-trained teacher with much lower accuracy than the student can still improve the latter significantly. To explain these observations, we provide a theoretical analysis of the relationships between KD and label smoothing regularization. We prove that 1) KD is a type of learned label smoothing regularization and 2) label smoothing regularization provides a virtual teacher model for KD. From these results, we argue that the success of KD is not fully due to the similarity information between categories from teachers, but also to the regularization of soft targets, which is equally or even more important.Based on these analyses, we further propose a novel Teacher-free Knowledge Distillation (Tf-KD) framework, where a student model learns from itself or manuallydesigned regularization distribution. The Tf-KD achieves comparable performance with normal KD from a superior teacher, which is well applied when a stronger teacher model is unavailable. Meanwhile, Tf-KD is generic and can be directly deployed for training deep neural networks. Without any extra computation cost, Tf-KD achieves up to 0.65% improvement on ImageNet over well-established baseline models, which is superior to label smoothing regularization.

深度神经网络是参数化的数千或数百万个参数，并且在许多分类问题中表现出巨大的成功。然而，大量参数使得难以将这些模型集成到智能手机和可穿戴设备的边缘设备中。为了解决这个问题，知识蒸馏（KD）已被广泛采用，它使用预先训练的高容量网络来培训更小的网络，适用于边缘设备。本文首次研究了使用KD用于可穿戴设备的时间序列数据的适用性和挑战。 KD的成功应用需要在培训期间需要具体的数据增强方法。然而，如果在KD期间存在用于选择增强方法的相干策略，则尚不清楚。在本文中，我们报告了详细研究的结果，这些研究比较和对比基于KD的人类活动分析中的各种常见选择和一些混合数据增强策略。该领域的研究通常是有限的，因为公共领域没有可穿戴设备的全面数据库。我们的研究将数据库视为公共规模的数据库，以源于大规模介入研究的人类活动和久坐行为。我们发现，在KD期间的数据增强技术的选择具有对最终性能的可变影响程度，并发现最佳网络选择以及数据增强策略特定于手头的数据集。但是，我们还通过一系列关于数据库提供强大基线表现的一般建议。

知识蒸馏已成为获得紧凑又有效模型的重要方法。为实现这一目标，培训小型学生模型以利用大型训练有素的教师模型的知识。然而，由于教师和学生之间的能力差距，学生的表现很难达到老师的水平。关于这个问题，现有方法建议通过代理方式减少教师知识的难度。我们认为这些基于代理的方法忽视了教师的知识损失，这可能导致学生遇到容量瓶颈。在本文中，我们从新的角度来缓解能力差距问题，以避免知识损失的目的。我们建议通过对抗性协作学习建立一个更有力的学生，而不是牺牲教师的知识。为此，我们进一步提出了一种逆势协作知识蒸馏（ACKD）方法，有效提高了知识蒸馏的性能。具体来说，我们用多个辅助学习者构建学生模型。同时，我们设计了对抗的对抗性协作模块（ACM），引入注意机制和对抗的学习，以提高学生的能力。四个分类任务的广泛实验显示了拟议的Ackd的优越性。

尽管配备的远景和语言预处理（VLP）在过去两年中取得了显着的进展，但它遭受了重大缺点：VLP型号不断增加的尺寸限制了其部署到现实世界的搜索场景（高潜伏期是不可接受的）。为了减轻此问题，我们提出了一种新颖的插件动态对比度蒸馏（DCD）框架，以压缩ITR任务的大型VLP模型。从技术上讲，我们面临以下两个挑战：1）由于GPU内存有限，在处理交叉模式融合功能期间优化了太多的负样本，因此很难直接应用于跨模式任务，因此很难直接应用于跨模式任务。 。 2）从不同的硬样品中静态优化学生网络的效率效率低下，这些样本对蒸馏学习和学生网络优化具有不同的影响。我们试图从两点克服这些挑战。首先，为了实现多模式对比度学习并平衡培训成本和效果，我们建议使用教师网络估算学生的困难样本，使学生吸收了预培训的老师的强大知识，并掌握知识来自硬样品。其次，要从硬样品对学习动态，我们提出动态蒸馏以动态学习不同困难的样本，从更好地平衡知识和学生的自学能力的困难的角度。我们成功地将我们提出的DCD策略应用于两个最先进的视觉语言预处理模型，即vilt和仪表。关于MS-Coco和FlickR30K基准测试的广泛实验显示了我们DCD框架的有效性和效率。令人鼓舞的是，与现有的ITR型号相比，我们可以至少加快推断至少129美元的$ \ times $。

机器学习中的知识蒸馏是将知识从名为教师的大型模型转移到一个名为“学生”的较小模型的过程。知识蒸馏是将大型网络（教师）压缩到较小网络（学生）的技术之一，该网络可以部署在手机等小型设备中。当教师和学生之间的网络规模差距增加时，学生网络的表现就会下降。为了解决这个问题，在教师模型和名为助教模型的学生模型之间采用了中间模型，这反过来弥补了教师与学生之间的差距。在这项研究中，我们已经表明，使用多个助教模型，可以进一步改进学生模型（较小的模型）。我们使用加权集合学习将这些多个助教模型组合在一起，我们使用了差异评估优化算法来生成权重值。

Binary neural networks are the extreme case of network quantization, which has long been thought of as a potential edge machine learning solution. However, the significant accuracy gap to the full-precision counterparts restricts their creative potential for mobile applications. In this work, we revisit the potential of binary neural networks and focus on a compelling but unanswered problem: how can a binary neural network achieve the crucial accuracy level (e.g., 80%) on ILSVRC-2012 ImageNet? We achieve this goal by enhancing the optimization process from three complementary perspectives: (1) We design a novel binary architecture BNext based on a comprehensive study of binary architectures and their optimization process. (2) We propose a novel knowledge-distillation technique to alleviate the counter-intuitive overfitting problem observed when attempting to train extremely accurate binary models. (3) We analyze the data augmentation pipeline for binary networks and modernize it with up-to-date techniques from full-precision models. The evaluation results on ImageNet show that BNext, for the first time, pushes the binary model accuracy boundary to 80.57% and significantly outperforms all the existing binary networks. Code and trained models are available at: https://github.com/hpi-xnor/BNext.git.

除了使用硬标签的标准监督学习外，通常在许多监督学习设置中使用辅助损失来改善模型的概括。例如，知识蒸馏增加了第二个教师模仿模型训练的损失，在该培训中，教师可能是一个验证的模型，可以输出比标签更丰富的分布。同样，在标记数据有限的设置中，弱标记信息以标签函数的形式使用。此处引入辅助损失来对抗标签函数，这些功能可能是基于嘈杂的规则的真实标签近似值。我们解决了学习以原则性方式结合这些损失的问题。我们介绍AMAL，该AMAL使用元学习在验证度量上学习实例特定的权重，以实现损失的最佳混合。在许多知识蒸馏和规则降解域中进行的实验表明，Amal在这些领域中对竞争基准的增长可显着。我们通过经验分析我们的方法，并分享有关其提供性能提升的机制的见解。

Despite the fact that deep neural networks are powerful models and achieve appealing results on many tasks, they are too large to be deployed on edge devices like smartphones or embedded sensor nodes. There have been efforts to compress these networks, and a popular method is knowledge distillation, where a large (teacher) pre-trained network is used to train a smaller (student) network. However, in this paper, we show that the student network performance degrades when the gap between student and teacher is large. Given a fixed student network, one cannot employ an arbitrarily large teacher, or in other words, a teacher can effectively transfer its knowledge to students up to a certain size, not smaller. To alleviate this shortcoming, we introduce multi-step knowledge distillation, which employs an intermediate-sized network (teacher assistant) to bridge the gap between the student and the teacher. Moreover, we study the effect of teacher assistant size and extend the framework to multi-step distillation. Theoretical analysis and extensive experiments on CIFAR-10,100 and ImageNet datasets and on CNN and ResNet architectures substantiate the effectiveness of our proposed approach.

知识蒸馏（KD）最近被出现为将学生预先接受教师模型转移到轻量级学生的知识的强大战略，并在广泛的应用方面表现出了前所未有的成功。尽管结果令人鼓舞的结果，但KD流程本身对网络所有权保护构成了潜在的威胁，因为网络中包含的知识可以毫不费力地蒸馏，因此暴露于恶意用户。在本文中，我们提出了一种新颖的框架，称为安全蒸馏盒（SDB），允许我们将预先训练的模型包装在虚拟盒中用于知识产权保护。具体地，SDB将包装模型的推理能力保留给所有用户，但从未经授权的用户中排除KD。另一方面，对于授权用户，SDB执行知识增强方案，以加强KD性能和学生模型的结果。换句话说，所有用户都可以在SDB中使用模型进行推断，但只有授权用户只能从模型中访问KD。所提出的SDB对模型架构不对限制，并且可以易于作为即插即用解决方案，以保护预先训练的网络的所有权。各个数据集和架构的实验表明，对于SDB，未经授权的KD的性能显着下降，而授权的销量会增强，展示SDB的有效性。

灾难性的遗忘是阻碍在持续学习环境中部署深度学习算法的一个重大问题。已经提出了许多方法来解决灾难性的遗忘问题，在学习新任务时，代理商在旧任务中失去了其旧任务的概括能力。我们提出了一项替代策略，可以通过知识合并（CFA）处理灾难性遗忘，该策略从多个专门从事以前任务的多个异构教师模型中学习了学生网络，并可以应用于当前的离线方法。知识融合过程以单头方式进行，只有选定数量的记忆样本，没有注释。教师和学生不需要共享相同的网络结构，可以使异质任务适应紧凑或稀疏的数据表示。我们将我们的方法与不同策略的竞争基线进行比较，证明了我们的方法的优势。

随着AI芯片（例如GPU，TPU和NPU）的改进以及物联网（IOT）的快速发展，一些强大的深神经网络（DNN）通常由数百万甚至数亿个参数组成，这些参数是可能不适合直接部署在低计算和低容量单元（例如边缘设备）上。最近，知识蒸馏（KD）被认为是模型压缩的有效方法之一，以减少模型参数。 KD的主要概念是从大型模型（即教师模型）的特征图中提取有用的信息，以引用成功训练一个小型模型（即学生模型），该模型大小比老师小得多。尽管已经提出了许多基于KD的方法来利用教师模型中中间层的特征图中的信息，但是，它们中的大多数并未考虑教师模型和学生模型之间的特征图的相似性，这可能让学生模型学习无用的信息。受到注意机制的启发，我们提出了一种新颖的KD方法，称为代表教师钥匙（RTK），该方法不仅考虑了特征地图的相似性，而且还会过滤掉无用的信息以提高目标学生模型的性能。在实验中，我们使用多个骨干网络（例如Resnet和wideresnet）和数据集（例如CIFAR10，CIFAR100，SVHN和CINIC10）验证了我们提出的方法。结果表明，我们提出的RTK可以有效地提高基于注意的KD方法的分类精度。