When Does Label Smoothing Help?

这篇论文是Hinton大神19年发表在NIPS的论文,主要是从实验的角度论证Label Smoothing这种机制的影响,理论证明不多。

什么是Label Smoothing?

Label Smoothing 是分类中一种常用的trick。

在多分类任务中,常使用交叉熵作为模型的损失函数。损失函数可以表示为:L = \sum_{k=1}^K -y_{k} log(p_{k} )

p_{k} = \frac{e^{x^T} w_k}{\sum_{l=1}^Le^{x^T} w_l }

其中,K表示类别的数量。在正常的损失中,标签对应的y_k 的值一般取1,其他y_k 取值为0。

而在Label Smoothing中,标签对应的y_k 是一个0到1之间的数,这里记为α。然后所有的y_k ,平分1-α。

y_{k}^{LS} = y_k(1-\alpha)+\alpha/K

本文的结论

由于本文是一个用实验角度论证的文章,所以我们可以结合着结论与实验一起来看。

结论一: LS可以使得不同分类的样本cluster变得更紧密。

Label smoothing encourages the activations of the penultimate layer to be close to the template of the correct class and equally distant to the templates of the incorrect classes.

为了更好的展示 LS 给模型的倒数第二层输出x 带来的变化,作者选取了3个数据集,并在每个数据集中选择了一些类别,对这些类别中样本对应的x进行了可视化处理。在下图中,4行对应4个数据集&类别:

CIFAR-10数据集,飞机、车、鸟

CIFAR-100数据集,海狸、海豚、水獭

ImageNet数据集,某种鱼、狐獴、某种刀,这三个类别相差很大

ImageNet数据集,某种贵宾犬、另一种贵宾犬、某种鱼,其中前两个类别很相似

四列分别对应的是:训练集不加LS,验证集不加LS,训练集加LS,验证集加LS。

可以看到,LS 会让每个类别的cluster变得更加紧密。同时作者还附上了三个数据集上增加LS之后的效果变化,可以看出CIFAR-10和CIFAR-100两个数据集上都提升了ACC,而ImageNet数据集上ACC没有变化。

结论二: LS可以提升calibration

标签平滑可以降低ECE(estimated expected calibration error),可以在不使用temperature scaling的情况下校准网络。

图2左边表示ResNet-56预测的可靠性示意图:中间虚线表示理想的模型,准确率等于置信度。蓝色实线表示在hard-targes上训练,不使用temperature scaling的情况,可以看到这个模型明显过拟合了,因为准确率低于置信度。蓝色带十字架的实现表示在hard-targes上训练,使用temperature scaling(1.9)的情况,可以看到斜率接近于1。绿色实现表示在soft-targets上训练,不使用temperature scaling的情况,可以看出来,对比使用temperature scaling,可以取得类似的模型校准的效果。

结论三: 如果在teacher model中增加LS的优化,teacher model的效果会变好,但是蒸馏的student的模型反而会变差。

这一块不是很感兴趣,略去

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 201,468评论 5 473
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,620评论 2 377
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 148,427评论 0 334
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,160评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,197评论 5 363
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,334评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,775评论 3 393
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,444评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,628评论 1 295
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,459评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,508评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,210评论 3 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,767评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,850评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,076评论 1 258
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,627评论 2 348
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,196评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容