三、方法梗概

我們發(fā)現(xiàn)，雖然在訓(xùn)練的前 3K iterations，mini－batch 過(guò)去的提取特征與當(dāng)前模型偏差很大，但是，隨著訓(xùn)練時(shí)間的延長(zhǎng)，過(guò)去的迭代里所提取過(guò)的特征，逐漸展示為當(dāng)前模型的一個(gè)有效近似。我們要做的不過(guò)是把這些特征給存下來(lái)，每個(gè)特征不過(guò)是 128 個(gè) float 的數(shù)組，即便我們存下了過(guò)去 100 個(gè) mini－batch 的特征，不過(guò)是6400個(gè)（假設(shè) batch size ＝ 64）float 數(shù)組，所需要不過(guò)是幾十 MB 的顯存。而它帶來(lái)的好處是顯而易見的，我們能夠組成的樣本對(duì)的個(gè)數(shù)是僅僅利用當(dāng)前 mini－batch 的一百倍。即便這些特征不能高精準(zhǔn)地反映當(dāng)前模型的信息，但是只要特征偏移在合理的范圍內(nèi)，這種數(shù)量上帶來(lái)的好處，可以完全補(bǔ)足這種誤差帶來(lái)的副作用。 具體來(lái)看，我們的 XBM 的方法架構(gòu)大致如下：

偽代碼如下：

我們的 XBM 從結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單清晰。我們先訓(xùn)練一個(gè) epoch 左右，等待特征偏移變小。然后，我們使用 XBM：一個(gè)特征隊(duì)列去記憶過(guò)去 mini－batch 的特征，每次迭代都會(huì)把當(dāng)前 mini－batch 提取出來(lái)的新鮮特征加入隊(duì)列，并把最舊的特征踢出隊(duì)列，從而保證 XBM 里的特征盡量是最新的。每次去構(gòu)建樣本隊(duì)列的時(shí)候，我們將當(dāng)前 mini－batch 和 XBM 里的所有特征都進(jìn)行配對(duì)比較，從而形成了巨量的樣本對(duì)。如果說(shuō) XBM 存儲(chǔ)了過(guò)去 100 個(gè) mini－batch，那么其所產(chǎn)生的樣本對(duì)就是基于 mini－batch 方法的 100 倍。 不難發(fā)現(xiàn)，XBM 其實(shí)直接和過(guò)去基于樣本對(duì)的方法結(jié)合，只需要把原來(lái)的 mini－batch 內(nèi)的樣本對(duì)換成當(dāng)前 mini－batch 和 XBM 的特征構(gòu)成的樣本對(duì)就可以了。所以，我們通過(guò) XBM 這種存儲(chǔ)特征的機(jī)制，能夠讓不同時(shí)序的 mini－batch 的特征成功配對(duì)。

四、實(shí) 驗(yàn)

消融實(shí)驗(yàn) ①

首先，我們?cè)谌齻�(gè)常用的檢索數(shù)據(jù)集，和三個(gè)基于樣本對(duì)的深度學(xué)習(xí)的方法上，使用 XBM 進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)控制其他的設(shè)置全部不變。我們發(fā)現(xiàn)，XBM 帶來(lái)的效果很明顯。尤其是在最基本的對(duì)比損失（Contrastive Loss）上，可以看到，本來(lái)這個(gè)方法只利用 mini－batch 內(nèi)的樣本時(shí)，其效果并不顯著，但是 XBM 帶來(lái)了顯著的效果提升。在三個(gè)數(shù)據(jù)集， Recall＠1 都至少提升 10 個(gè)點(diǎn)，尤其是 VehicleID 數(shù)據(jù)集的最大（Large）測(cè)試集，效果提升了 22 個(gè)點(diǎn)，從 70．0 到 92．5。

消融實(shí)驗(yàn) ②

關(guān)于 mini－batch 的大小對(duì)結(jié)果的影響， 從上圖可發(fā)現(xiàn)三點(diǎn)：1． 無(wú)論是否使用 XBM，mini－batch 越大，效果越好；2． XBM 方法即便是使用很小的 batch （16）， 也比沒有XBM 使用大的 batch （256） 效果好；3． 由于 XBM 本身可以提供正樣本對(duì)，所以可以不一定要用 PK sampler 來(lái)生成 mini－batch，而是可以直接使用原始的 shuffle sampler，效果相似。

五、計(jì)算資源消耗

下圖我們展示了在 SOP 上訓(xùn)練 XBM 時(shí)的計(jì)算資源消耗，即便把整個(gè)訓(xùn)練集（50K＋）的特征都加載到 XBM，不過(guò)需要 0．2GB 的顯存；而如果是使用增大 batch 的方法，會(huì)額外需要 15GB 顯存，是 XBM 的 80 倍，但是效果的提升比 XBM 差很多。畢竟 XBM 僅僅需要存特征，特征也是直過(guò)去的 mini－batch 的前向計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算資源的需求很小。