贝叶斯神经网络的模型架构调整

Feb, 2022

Model Architecture Adaption for Bayesian Neural Networks

Duo Wang, Yiren Zhao, Ilia Shumailov, Robert Mullins

TL;DR本文提出一种新颖的网络架构搜索 (NAS) 方法，用于优化 Bayesian 神经网络（BNN）的精度和不确定性，同时减少推理延迟。与传统的 NAS 不同，该方法使用来自内部和外部分布的数据搜索模型的不确定性性能，从而可以在网络中搜索贝叶斯层的正确位置，并且相对于流行的 BNN 基线，使用的运行时仅为其一小部分，将推理运行时成本分别与 MCDropout 和 deep ensemble 相比在 CIFAR10 数据集上分别降低了 2.98 倍和 2.92 倍。

Abstract

bayesian neural networks (BNNs) offer a mathematically grounded framework to quantify the uncertainty of model predictions but come with a prohibitive computation cost for both training and inference. In this work, we show a novel →

bayesian neural networks network architecture search uncertainty quantification inference latency deep ensemble

发现论文，激发创造

通过贝叶斯学习深度神经网络结构来度量不确定性

这篇研究论文探究了一种新型的贝叶斯深度学习，通过在网络结构上执行贝叶斯推断来加强深度网络的不确定性估计，并提出了一种有效的随机变分推断方法，以统一网络结构和权重的学习。

Nov, 2019

构建 BNN：一种从预训练模型中估计贝叶斯不确定性的简单策略

深度神经网络（DNN）是各种计算机视觉任务的强大工具，但它们经常在可靠的不确定性量化方面遇到困难 - 这是实际应用的关键要求。贝叶斯神经网络（BNN）能够进行不确定性估计，但无法扩展到高度不稳定的大型 DNNs，这些 DNNs 难以训练。为了解决这个挑战，我们引入了适应性贝叶斯神经网络（ABNN），这是一种简单且可扩展的策略，可以在后期以最小的计算和训练开销的方式将 DNNs 无缝转换为 BNNs。ABNN 通过简单的 BNN 适应层（附加到归一化层）和对预训练模型进行少量微调步骤，保留了 DNNs 的主要预测性能，并增强了它们的不确定性量化能力。我们在多个图像分类和语义分割任务的数据集上进行了大量实验证明，ABNN 在不需要集成方法通常需要的计算预算的情况下实现了最先进的性能。

Dec, 2023

BayesNAS: 一种用于神经结构搜索的贝叶斯方法

本文采用经典的贝叶斯学习方法，利用分层自动相关决策（HARD）先验对架构参数进行建模以缓解一次 NAS 方法中存在的两个问题，并成功利用 CIFAR-10 数据集在 0.2 GPU 天内找到了精确的架构，同时通过提供结构稀疏性实现了分类精度极高且极度稀疏的卷积神经网络压缩。

May, 2019

模型和参数不确定性下的贝叶斯神经网络变分推断

本研究旨在利用模型不确定性作为 BNN 结构学习的框架，提出了可与模型空间约束结合的可扩展变分推理方法，试图在模型和参数的联合空间中进行推理，进而实现结构和参数不确定性的组合，并在基准数据集上进行了实验，表明使方法比普通 Bayesian neural networks 更加稀疏，但得到了与竞争模型相当的精度结果。

May, 2023

HQNAS: 联合量化和架构搜索的自动 CNN 部署框架

提出一种硬件感知量化神经架构搜索 (HQNAS) 框架，将神经结构搜索和量化方法结合，通过权值共享和比特共享以高效优雅的方式完成。在 CIFAR10 中只需要 4 小时 GPU 时间，能发现出卓越的 NN 策略。同时，我们的方法支持在线学习和持续适应环境。

Oct, 2022

掩码贝叶斯神经网络：理论保证及其后验推断

提出利用贝叶斯方法学习深度神经网络中的节点稀疏贝叶斯神经网络模型，证明其后验浓度速率接近最小最优和适应真实模型的平滑程度，并开发了一种新的 MCMC 算法，以实现节点稀疏 BNN 模型的贝叶斯推断。

May, 2023

贝叶斯神经网络推断的不确定性量化质量

本研究通过对 10 种常见的推断方法在回归和分类任务中的预测不确定性估计结果进行实证比较，发现常用的指标可能会导致误导，并表明为了得到高质量的后验逼近并不一定需要具有捕获后验结构的推断创新。

Jun, 2019

BN-NAS：带有批标准化的神经架构搜索

本研究提出了使用批量归一化的神经架构搜索 BN-NAS 算法，通过训练 BN 参数加速神经架构搜索，实验证明该算法可以显著缩短训练时间和运行时间。

Aug, 2021

后验引导的神经网络结构搜索

本研究从贝叶斯角度出发，提出了一种后验引导的神经结构搜索方法（PGNAS），通过估计网络结构和权重的联合后验分布，减少数据采样与超参数调整，并在图像分类任务上进行验证，证明了 PGNAS 较其它方法在搜索精度与速度方面具有良好的平衡。

Jun, 2019

BANANAS: 基于神经架构的贝叶斯优化神经结构搜索

本文通过先识别出五个主要组成部分：架构编码、神经预测器、不确定性校准方法、采集函数和采集优化策略，对 “BO + 神经预测器” 框架进行彻底分析。在每个部件中测试了几种不同的方法，并且还开发了一种新的基于路径的编码方案。最终我们提出了一个名为 BANANAS 的算法，它在 NAS 搜索空间中实现了最先进的性能。

Oct, 2019