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跨域教师持续蒸馏:新范式应对模型规模爆炸

文章摘要

随着深度学习模型规模持续增长,存储需求甚至超过大型数据集。为此,研究人员提出“持续蒸馏”(Continual Distillation, CD)新范式,让一个学生模型依次从多个教师模型学习,且无需保留早期教师。该方法面临教师训练数据不可用和教师专长差异两大挑战。研究表明,外部无标签数据可实现“未见知识迁移”(UKT),使学生获取教师所知但自身训练数据未覆盖的领域知识;同时,顺序蒸馏会导致“未见知识遗忘”(UKF),即后续教师训练时丢失已迁移知识。为权衡UKT与UKF,提出“自外部数据蒸馏”(SE2D),通过保留外部数据上的logits稳定跨异构教师的学习。实验表明,SE2D有效减少UKF并提升跨域泛化能力。代码已开源。

来源arXiv Machine Learning作者: Nicolas Michel, Maorong Wang, Jiangpeng He, Toshihiko Yamasaki
跨域教师持续蒸馏:新范式应对模型规模爆炸
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随着深度学习模型规模的急剧膨胀,单个模型的存储需求甚至超过了众多大规模数据集。这一趋势促使研究者重新思考模型部署时的资源效率。来自东京大学等机构的研究团队提出了一种全新范式——持续蒸馏(Continual Distillation, CD),旨在让一个轻量级学生模型通过顺序学习多个教师模型的知识,逐步积累跨领域能力,而无需保留原始的教师模型或其训练数据。

在持续蒸馏的设定下,学生模型面临两个核心挑战:一是教师模型的训练数据通常不可获取,二是不同教师可能擅长完全不同的领域。为了解决这些问题,研究团队首先理论分析了外部无标签数据的作用,证明其能够实现“未见知识迁移”(Unseen Knowledge Transfer, UKT),即学生可以从教师那里获取自身训练数据中未曾涉及的领域知识。然而,后续的实验观察揭示了一个负面效应:随着新的教师模型加入,学生先前习得的迁移知识会逐渐被遗忘,这一现象被命名为“未见知识遗忘”(Unseen Knowledge Forgetting, UKF)。

为了在UKT和UKF之间取得更好的平衡,研究者设计了“自外部数据蒸馏”(Self External Data Distillation, SE2D)方法。其核心思想是在外部无标签数据上保存教师模型的logits(模型输出前的激活值),并利用这些logits作为稳定信号,指导学生在学习新教师时避免覆盖旧知识。这种方法不依赖于任何教师训练数据,仅需少量外部无标签数据即可实现。

在多个公开基准上的实验结果表明,SE2D显著降低了UKF,同时保持了甚至提升了跨领域的泛化能力。相比基线方法,SE2D在图像分类、语义分割等任务上均取得了更优的性能。这一工作已被CVPR 2026接收,相关代码和实现已在GitHub上开源(https://github.com/Nicolas1203/continual_distillation)。

该研究为模型压缩和持续学习领域开辟了新方向,尤其适用于需要在资源受限设备上持续更新知识的场景,如自动驾驶、机器人学习和个性化推荐系统。未来工作可进一步探索如何自动选择外部数据以及如何扩展到更多异构教师模型。

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要点

  • 提出持续蒸馏(CD)范式,学生从教师流中顺序学习,无需访问先前教师。
  • 揭示未见知识迁移(UKT)和未见知识遗忘(UKF)两大关键挑战。
  • 提出自外部数据蒸馏(SE2D)方法,通过外部数据logits存储平衡UKT和UKF。
  • 实验证明SE2D在多个基准上减少遗忘,提升跨域泛化性能。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。