R-Drop, 微软两次Dropout的自监督学习

R-Drop: Regularized Dropout for Neural Networks

1. Motivation

想法很直接,对模型做两次Dropout得到两个不同的子模型,相同的样本,让两个子模型的预测尽可能相近。

自监督学习往往需要一些对比样本,对模型做两次Dropout,让模型自监督,样本与正常的有监督一样,不需要额外处理。

r_drop_overview.jpg

从论文的related work中感觉,想法可能来自于自知识蒸馏(self knowledge distilling)。

2. R-Drop

r_drop_algorithm.jpg

对于样本(x_i, y_i),分别经过两次dropout过的模型,得到预测结果P_1^w(y_i|x_i)P_2^w(y_i|x_i)

损失函数由两个预测结果的负log似然与两个预测结果之间的KL散度组成。

L_{KL}^i = \frac{1}{2}(D_{KL}(P_1^w(y_i|x_i)||P_2^w(y_i|x_i)) + D_{KL}(P_2^w(y_i|x_i)||P_1^w(y_i|x_i)))

L^i_{NLL} = -\log P_1^w(y_i|x_i) - \log P_2^w(y_i|x_i)

总的loss由上面两个loss加权得到,

L^i = L^i_{NLL} + \alpha L^i_{KL}

3. Experiment

r_drop_result.jpg

实验中选择的dropout rate一般在(0.3, 0.3)左右,\alpha一般是5,具体任务具体分析。

优点:
(1)将自监督学习,从常用的横向扩展对比样本(正样本+K个负样本或者样本增强),变成模型增强(变成两个子模型),样本处理逻辑不变,从而打开了自监督、自蒸馏学习的思路;或许更适配更多场景。

思考:
(1)因为模型需要两次前向,整个训练时间是否加倍了?(论文实验采用相同输入复制两遍,相当于增大了batch_size)
(2)那从模型增强(笔者如此称呼)角度看,除了dropout,有没有别的方法了?
(3) 预测用哪个模型,没有dropout的版本吗?

4. Preferences

[1] Liang, Xiaobo, et al. "R-Drop: Regularized Dropout for Neural Networks." arXiv preprint arXiv:2106.14448 (2021).

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