模型压缩-浅尝

叮咚
看了苏剑林老师的博客，真心觉得大佬们的思路顶呱呱。
当然，建立大家直接去看原文，链接均给出。本文偷懒，搬运了要点而已。

《LST: Ladder Side-Tuning for Parameter and Memory Efficient Transfer Learning》——“过墙梯”

https://spaces.ac.cn/archives/9138

看模型大致就可以看明白了，蓝色表示参数固定，绿色则是更新参数，红色虚线表示反向更新参数。
这里插入苏老师给出的解释：
对于Adapter来说，它在每一层后面都插入了一个小规模的层，虽然其余参数都固定了，只有新插入的层可训练，但每一层都新层，所以反向传播要传到输入层；对于P-tuning来说，本质上它是只有在Embedding层中有少量可训练参数，但Embedding层是输入层，因此它的反向传播也要贯穿整个模型。因此，这两种方案能提升的训练效率并不多。

至于LST，它是在原有大模型的基础上搭建了一个“旁支”（梯子），将大模型的部分层输出作为旁枝模型的输入，所有的训练参数尽在旁枝模型中，由于大模型仅提供输入，因此反向传播的复杂度取决于旁枝模型的规模，并不需要直接在原始大模型上执行反向传播，因此是可以明显提升训练效率的。

LST新增的“梯子”分支的初始化问题，如果完全随机初始化的话，可能会有训练上的困难，效果效果会不理想。这一点原论文也提到了，它提供了一个截取大模型矩阵权重来作为小模型矩阵初始化的方案，从而提升了LST的最终效果

《BERT-of-Theseus: Compressing BERT by Progressive Module Replacing》——BERT-of-Theseus

https://kexue.fm/archives/7575

模型压缩常见技术：
常见的模型压缩技术可以分为两大类：1、直接简化大模型得到小模型；2、借助大模型重新训练小模型。这两种手段的共同点是都先要训练出一个效果比较好的大模型，然后再做后续操作。

第一类的代表方法是剪枝（Pruning）和量化（Quantization）。剪枝，顾名思义，就是试图删减掉原来大模型的一些组件，使其变为一个小模型，同时使得模型效果在可接受的范围内；至于量化，指的是不改变原模型结构，但将模型换一种数值格式，同时也不严重降低效果，通常我们建立和训练模型用的是float32类型，而换成float16就能提速且省显存，如果能进一步转换成8位整数甚至2位整数（二值化），那么提速省显存的效果将会更加明显。

第二类的代表方法是蒸馏（Distillation）。蒸馏的基本想法是将大模型的输出当作小模型训练时的标签来用，以分类问题为例，实际的标签是one hot形式的，大模型的输出（比如logits）则包含更丰富的信号，所以小模型能从中学习到更好的特征。除了学习大模型的输出之外，很多时候为了更进一步提升效果，还需要小模型学习大模型的中间层结果、Attention矩阵、相关矩阵等，所以一个好的蒸馏过程通常涉及到多项loss，如何合理地设计这些loss以及调整这些loss的权重，是蒸馏领域的研究主题之一。
模型

回到BERT的压缩，现在假设我们有一个6层的BERT，我们直接用它在下游任务上微调，得到一个效果还不错的模型，我们称之为Predecessor（前辈）；我们的目的是得到一个3层的BERT，它在下游任务中效果接近Predecessor，至少比直接拿BERT的前3层去微调要好（否则就白费力气了），这个小模型我们称为Successor（传承者）
在BERT-of-Theseus的整个流程中，Predecessor的权重都被固定住。6层的Predecessor被分为3个模块，跟Successor的3层模型一一对应，训练的时候，随机用Successor层替换掉Predecessor的对应模块，然后直接用下游任务的优化目标进行微调（只训练Successor的层）。训练充分后，再把整个Successor单独分离出来，继续在下游任务中微调一会，直到验证集指标不再上升。

BERT-of-Theseus的主要特点是：简洁。BERT-of-Theseus还有一个特别的优势：很多的蒸馏方法都得同时作用于预训练和微调阶段，效果才比较突出，而BERT-of-Theseus直接作用于下游任务的微调，就可以得到相媲美的效果