Co-teaching
Co-teaching 是一款专为深度学习设计的开源训练框架,旨在解决模型在标签噪声极高数据上难以收敛的难题。在实际应用中,标注数据往往包含大量错误(如图像分类标签标错),传统方法容易让模型“死记硬背”这些噪声,导致性能大幅下降。Co-teaching 创新性地引入了“双网络协同教学”机制:同时训练两个结构相同的神经网络,在每一轮训练中,让每个网络只从另一个网络筛选出的“小损失样本”(即认为干净的样本)中学习。这种互相过滤噪声、互为导师的策略,有效阻断了错误标签对模型的误导,显著提升了鲁棒性。
该工具特别适合人工智能研究人员、算法工程师以及需要处理低质量标注数据的企业开发者使用。其核心亮点在于无需预先知道噪声的具体分布或比例,仅通过简单的损失值筛选即可实现高效去噪,且在 MNIST、CIFAR 等基准数据集上,即使面对 50% 的对称噪声或 45% 的成对噪声,仍能保持优异的准确率。作为 NeurIPS 2018 的经典成果,Co-teaching 提供了基于 PyTorch 的完整实现代码,方便用户快速复现论文结果或将其集成到现有的图像分类任务中,是应对脏数据训练场景的实用利器。
使用场景
某医疗影像初创公司正利用深度学习模型自动筛查皮肤癌,但其训练数据依赖众包平台标注,导致约 45% 的图像标签存在严重错误(如将良性痣误标为恶性)。
没有 Co-teaching 时
- 模型在训练初期迅速“死记硬背”了这些错误标签,导致验证集准确率停滞在 60% 左右无法提升。
- 开发人员不得不投入大量人力进行二次人工复核,清洗数据的成本占据了项目预算的 70%。
- 传统的损失函数优化策略对噪声极度敏感,模型倾向于拟合噪声而非学习真实的病灶特征。
- 最终交付的模型在真实临床测试中误报率极高,无法满足医生辅助诊断的基本可靠性要求。
使用 Co-teaching 后
- 通过部署两个相互协作的神经网络,动态筛选并只让彼此学习对方认为“干净”的小批量样本,有效阻断了噪声传播。
- 即使在 45% 的高噪声率下,模型依然能收敛到 72% 以上的准确率,显著提升了泛化能力。
- 团队不再需要大规模人工重标数据,仅需保留少量核心样本校验,数据准备周期从数周缩短至几天。
- 模型成功学会了区分真实的皮肤病变特征与众包标注的随机错误,在临床试验中的误报率大幅降低。
Co-teaching 的核心价值在于它能让深度神经网络在极端嘈杂的标签环境中“去伪存真”,以极低的成本实现鲁棒训练。
运行环境要求
- Linux
需要 NVIDIA GPU(测试环境为 NVIDIA K80),CUDA 8.0
未说明

快速开始
合作教学
NeurIPS 2018:合作教学——使用极噪声标签稳健训练深度神经网络(PyTorch 实现)。
NeurIPS 2018 中的另一项相关工作:
代码地址:https://github.com/bhanML/Masking
========
这是论文的代码:
合作教学:使用极噪声标签稳健训练深度神经网络
Han Bo*、Yao Quanming*、Yu Xingrui、Niu Gang、Xu Miao、Hu Weihua、Tsang Ivor、Sugiyama Masashi
将在 NeurIPS 2018 上发表。
如果您在研究中使用了此代码并认为它有所帮助,请引用以下文献:
@inproceedings{han2018coteaching,
title={Co-teaching: Robust training of deep neural networks with extremely noisy labels},
author={Han, Bo and Yao, Quanming and Yu, Xingrui and Niu, Gang and Xu, Miao and Hu, Weihua and Tsang, Ivor and Sugiyama, Masashi},
booktitle={NeurIPS},
pages={8535--8545},
year={2018}
}
环境配置
所有代码均在配备 NVIDIA K80 GPU 的单机上开发和测试。环境配置如下:
- CentOS 7.2
- CUDA 8.0
- Python 2.7.12(Anaconda 4.1.1 64 位)
- PyTorch 0.3.0.post4
- numpy 1.14.2
可通过以下命令安装 PyTorch:
pip install http://download.pytorch.org/whl/cu80/torch-0.3.0.post4-cp27-cp27mu-linux_x86_64.whl
在基准数据集上运行合作教学(MNIST、CIFAR-10 和 CIFAR-100)
以下是一个示例命令:
python main.py --dataset cifar10 --noise_type symmetric --noise_rate 0.5
性能表现
| (翻转类型, 噪声率) | MNIST | CIFAR-10 | CIFAR-100 |
|---|---|---|---|
| (成对, 45%) | 87.58% | 72.85% | 34.40% |
| (对称, 50%) | 91.68% | 74.49% | 41.23% |
| (对称, 20%) | 97.71% | 82.18% | 54.36% |
联系方式:Yu Xingrui(xingrui.yu@student.uts.edu.au);Han Bo(bo.han@riken.jp)。
自动机器学习
请查看合作教学的自动化机器学习(AutoML)版本:
常见问题
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