This paper studies the problem of designing compact binary architectures for vision multi-layer perceptrons (MLPs). We provide extensive analysis on the difficulty of binarizing vision MLPs and find that previous binarization methods perform poorly due to limited capacity of binary MLPs. In contrast with the traditional CNNs that utilizing convolutional operations with large kernel size, fully-connected (FC) layers in MLPs can be treated as convolutional layers with kernel size $1\times1$. Thus, the representation ability of the FC layers will be limited when being binarized, and places restrictions on the capability of spatial mixing and channel mixing on the intermediate features. To this end, we propose to improve the performance of binary MLP (BiMLP) model by enriching the representation ability of binary FC layers. We design a novel binary block that contains multiple branches to merge a series of outputs from the same stage, and also a universal shortcut connection that encourages the information flow from the previous stage. The downsampling layers are also carefully designed to reduce the computational complexity while maintaining the classification performance. Experimental results on benchmark dataset ImageNet-1k demonstrate the effectiveness of the proposed BiMLP models, which achieve state-of-the-art accuracy compared to prior binary CNNs. The MindSpore code is available at \url{https://gitee.com/mindspore/models/tree/master/research/cv/BiMLP}.

二进制神经网络（BNNS）将原始的全精度权重和激活为1位，带有符号功能。由于传统符号函数的梯度几乎归零，因此不能用于反向传播，因此已经提出了几次尝试来通过使用近似梯度来缓解优化难度。然而，这些近似损坏了事实梯度的主要方向。为此，我们建议使用用于训练BNN的正弦函数的组合来估计傅立叶频域中的符号功能的梯度，即频域近似（FDA）。该提出的方法不会影响占据大部分整体能量的原始符号功能的低频信息，并且将忽略高频系数以避免巨大的计算开销。此外，我们将噪声适配模块嵌入到训练阶段以补偿近似误差。关于多个基准数据集和神经架构的实验说明了使用我们的方法学习的二进制网络实现了最先进的准确性。代码将在\ texit {https://gitee.com/mindspore/models/tree/master/research/cv/fda-bnn}上获得。

由于存储器和计算资源有限，部署在移动设备上的卷积神经网络（CNNS）是困难的。我们的目标是通过利用特征图中的冗余来设计包括CPU和GPU的异构设备的高效神经网络，这很少在神经结构设计中进行了研究。对于类似CPU的设备，我们提出了一种新颖的CPU高效的Ghost（C-Ghost）模块，以生成从廉价操作的更多特征映射。基于一组内在的特征映射，我们使用廉价的成本应用一系列线性变换，以生成许多幽灵特征图，可以完全揭示内在特征的信息。所提出的C-Ghost模块可以作为即插即用组件，以升级现有的卷积神经网络。 C-Ghost瓶颈旨在堆叠C-Ghost模块，然后可以轻松建立轻量级的C-Ghostnet。我们进一步考虑GPU设备的有效网络。在建筑阶段的情况下，不涉及太多的GPU效率（例如，深度明智的卷积），我们建议利用阶段明智的特征冗余来制定GPU高效的幽灵（G-GHOST）阶段结构。舞台中的特征被分成两个部分，其中使用具有较少输出通道的原始块处理第一部分，用于生成内在特征，另一个通过利用阶段明智的冗余来生成廉价的操作。在基准测试上进行的实验证明了所提出的C-Ghost模块和G-Ghost阶段的有效性。 C-Ghostnet和G-Ghostnet分别可以分别实现CPU和GPU的准确性和延迟的最佳权衡。代码可在https://github.com/huawei-noah/cv-backbones获得。

现有的二进制神经网络（BNN）主要在具有二进制功能的局部卷积上运作。但是，这种简单的位操作缺乏建模上下文依赖性的能力，这对于学习视觉模型中的歧视性深度表示至关重要。在这项工作中，我们通过介绍二进制神经模块的新设计来解决这个问题，这使BNN能够学习有效的上下文依赖性。首先，我们建议二进制多层感知器（MLP）块作为二进制卷积块的替代方案，以直接建模上下文依赖性。短距离和远程特征依赖性均由二进制MLP建模，其中前者提供局部电感偏置，后者在二元卷积中有限的接受场有限。其次，为了提高具有上下文依赖性的二进制模型的鲁棒性，我们计算上下文动态嵌入，以确定一般二进制卷积块中的二进化阈值。用我们的二进制MLP块和改进的二进制卷积，我们用明确的上下文依赖性建模构建了BNN，称为BCDNET。在标准Imagenet-1K分类基准上，BCDNET可实现72.3％的TOP-1准确性，并且优于领先的二进制方法的差距很大。尤其是，提出的BCDNET超过了最新的ReactNet-A，具有相似操作的2.9％TOP-1准确性。我们的代码可从https://github.com/sense-gvt/bcdn获得

Deploying convolutional neural networks (CNNs) on embedded devices is difficult due to the limited memory and computation resources. The redundancy in feature maps is an important characteristic of those successful CNNs, but has rarely been investigated in neural architecture design. This paper proposes a novel Ghost module to generate more feature maps from cheap operations. Based on a set of intrinsic feature maps, we apply a series of linear transformations with cheap cost to generate many ghost feature maps that could fully reveal information underlying intrinsic features. The proposed Ghost module can be taken as a plug-and-play component to upgrade existing convolutional neural networks. Ghost bottlenecks are designed to stack Ghost modules, and then the lightweight Ghost-Net can be easily established. Experiments conducted on benchmarks demonstrate that the proposed Ghost module is an impressive alternative of convolution layers in baseline models, and our GhostNet can achieve higher recognition performance (e.g. 75.7% top-1 accuracy) than MobileNetV3 with similar computational cost on the ImageNet ILSVRC-2012 classification dataset. Code is available at https: //github.com/huawei-noah/ghostnet.

先前的视觉MLP，如MLP-MILER和RESMLP接受线性扁平的图像贴片作为输入，使其对不同的输入大小和难以捕获空间信息。这种方法隐瞒了MLP与基于变压器的对应物相比，并防止它们成为计算机视觉的一般骨干。本文介绍了Hire-MLP，通过\ TextBF {Hi} reachical \ TextBF {Re}排列，这是一个简单而竞争的愿景MLP架构，其中包含两个重排级别。具体地，提出内部区域重新排列以捕获空间区域内的局部信息，并且提出横区域重新排列以使不同区域之间的信息通信能够通过沿空间方向循环地转换所有令牌来实现不同区域之间的信息通信。广泛的实验证明了Hire-MLP作为各种视觉任务的多功能骨干的有效性。特别是，Hire-MLP在图像分类，对象检测和语义分割任务上实现竞争结果，例如，在Imagenet上的83.8％的前1个精度，51.7％盒AP和Coco Val2017上的44.8％掩模AP和Ade20k上的49.9％Miou ，超越以前的基于变压器和基于MLP的型号，具有更好的折衷以获得准确性和吞吐量。代码可在https://github.com/ggjy/hire-wave-mlp.pytorch获得。

与卷积层相比，完全连接的（FC）层更好地在捕获本地模式时更好地建模，但是更糟糕的是，因此通常不对图像识别的青睐。在本文中，我们提出了一种方法，局部注射，通过将培训的并行参数合并到FC内核中的训练参数并将训练的参数合并到FC层中。可以将位置喷射为新颖的结构重新参数化方法，因为它等效地通过转换参数来转换结构。基于此，我们提出了一个名为RepMLP块的多层 - Perceptron（MLP）块，它使用三个FC层提取特征，以及名为Repmlpnet的新颖体系结构。分层设计将RepMLPNET与其他同时提出的视觉MLPS区分开来。由于它生成不同级别的特征映射，它有资格作为下游任务的骨干模型，如语义分割。我们的结果表明，1）地区注射是MLP型号的一般方法; 2）与其他MLP相比，REPMLPNET具有良好的准确性效率折衷; 3）REPMLPNET是第一MLP，可无缝转移到CityCAPES语义分割。代码和模型可在https://github.com/dingxiaoh/repmlp上使用。

本文介绍了一个简单的MLP架构，CycleMLP，这是一种多功能骨干，用于视觉识别和密集的预测。与现代MLP架构相比，例如MLP混合器，RESMLP和GMLP，其架构与图像尺寸相关，因此在物体检测和分割中不可行，与现代方法相比具有两个优点。 （1）它可以应对各种图像尺寸。 （2）通过使用本地窗口，它可以实现对图像大小的线性计算复杂性。相比之下，由于完全空间连接，以前的MLP具有$ O（n ^ 2）$计算。我们构建一系列模型，超越现有的MLP，甚至最先进的基于变压器的模型，例如，使用较少的参数和拖鞋。我们扩展了类似MLP的模型的适用性，使它们成为密集预测任务的多功能骨干。 CycleMLP在对象检测，实例分割和语义细分上实现了竞争结果。特别是，Cyclemlp-tiny优于3.3％Miou在Ade20K数据集中的速度较少，具有较少的拖鞋。此外，CycleMLP还在Imagenet-C数据集上显示出优异的零射鲁布利。代码可以在https://github.com/shoufachen/cyclemlp获得。

本文解决了由多头自我注意力（MHSA）中高计算/空间复杂性引起的视觉变压器的低效率缺陷。为此，我们提出了层次MHSA（H-MHSA），其表示以层次方式计算。具体而言，我们首先将输入图像分为通常完成的补丁，每个补丁都被视为令牌。然后，拟议的H-MHSA学习本地贴片中的令牌关系，作为局部关系建模。然后，将小贴片合并为较大的贴片，H-MHSA对少量合并令牌的全局依赖性建模。最后，汇总了本地和全球专注的功能，以获得具有强大表示能力的功能。由于我们仅在每个步骤中计算有限数量的令牌的注意力，因此大大减少了计算负载。因此，H-MHSA可以在不牺牲细粒度信息的情况下有效地模拟令牌之间的全局关系。使用H-MHSA模块合并，我们建立了一个基于层次的变压器网络的家族，即HAT-NET。为了证明在场景理解中HAT-NET的优越性，我们就基本视觉任务进行了广泛的实验，包括图像分类，语义分割，对象检测和实例细分。因此，HAT-NET为视觉变压器提供了新的视角。可以在https://github.com/yun-liu/hat-net上获得代码和预估计的模型。

与传统的卷积神经网络（CNN）和视觉变压器不同，多层默认（MLP）是一种新的视觉模型，具有极其简单的架构，其仅由完全连接的层堆叠。 Vision MLP的输入图像通常被分成多个令牌（补丁），而现有的MLP模型直接用固定权重聚合它们，忽略来自不同图像的令牌的变化语义信息。为了动态聚合令牌，我们建议将每个令牌代表为具有两个部分，幅度和相位的波函数。幅度是原始特征，并且相位项是根据输入图像的语义内容改变的复值。介绍相位项可以动态调制MLP中令牌和固定权重之间的关系。基于波浪状令牌表示，我们建立了一种用于视觉任务的新型波-MLP架构。广泛的实验表明，所提出的波-MLP优于各种视觉任务的最先进的MLP架构，例如图像分类，对象检测和语义分割。

二进制神经网络（BNN）是卷积神经网络（CNN）的极端量化版本，其所有功能和权重映射到仅1位。尽管BNN节省了大量的内存和计算需求以使CNN适用于边缘或移动设备，但由于二进制后的表示能力降低，BNN遭受了网络性能的下降。在本文中，我们提出了一个新的可更换且易于使用的卷积模块reponv，该模块reponv通过复制输入或沿通道维度的输出来增强特征地图，而不是$ \ beta $ times，而没有额外的参数和卷积计算费用。我们还定义了一组Reptran规则，可以在整个BNN模块中使用Repconv，例如二进制卷积，完全连接的层和批处理归一化。实验表明，在Reptran转换之后，一组高度引用的BNN与原始BNN版本相比，实现了普遍的性能。例如，Rep-Recu-Resnet-20的前1位准确性，即REPBCONV增强的RECU-RESNET-20，在CIFAR-10上达到了88.97％，比原始网络高1.47％。 Rep-Adambnn-Reactnet-A在Imagenet上获得了71.342％的TOP-1精度，这是BNN的最新结果。代码和型号可在以下网址提供：https：//github.com/imfinethanks/rep_adambnn。

我们提出了一种多移民通道（MGIC）方法，该方法可以解决参数数量相对于标准卷积神经网络（CNN）中的通道数的二次增长。因此，我们的方法解决了CNN中的冗余，这也被轻量级CNN的成功所揭示。轻巧的CNN可以达到与参数较少的标准CNN的可比精度。但是，权重的数量仍然随CNN的宽度四倍地缩放。我们的MGIC体系结构用MGIC对应物代替了每个CNN块，该块利用了小组大小的嵌套分组卷积的层次结构来解决此问题。因此，我们提出的架构相对于网络的宽度线性扩展，同时保留了通道的完整耦合，如标准CNN中。我们对图像分类，分割和点云分类进行的广泛实验表明，将此策略应用于Resnet和MobilenetV3等不同体系结构，可以减少参数的数量，同时获得相似或更好的准确性。

在过去的十年中，CNN在电脑愿景世界中统治了至高无上，但最近，变压器一直在崛起。然而，自我关注的二次计算成本已成为实践应用中的严重问题。在没有CNN的情况下，在这种情况下已经有很多研究了，并且在这种情况下自我关注。特别地，MLP混合器是使用MLP设计的简单架构，并击中与视觉变压器相当的精度。然而，这种体系结构中唯一的归纳偏见是嵌入令牌。这叶打开了将非卷积（或非本地）电感偏差结合到架构中的可能性，因此我们使用了两个简单的想法，以便利用其捕获全局相关能力的同时将电感偏差纳入MLP混合器。一种方法是将令牌混合块垂直和水平分割。另一种方法是在一些令牌混合通道中进行空间相关性密集。通过这种方法，我们能够提高MLP混合器的准确性，同时降低其参数和计算复杂性。 RAFTMLP-S的小型模型与每个计算的参数和效率方面的基于最先进的全球MLP的模型相当。此外，我们通过利用双向插值来解决基于MLP的模型的固定输入图像分辨率的问题。我们证明这些模型可以应用于诸如物体检测的下游任务的架构的骨干。但是，它没有显着的性能，并提到了对基于全球MLP的模型的下游任务的特定MLP特定架构的需求。 pytorch版本中的源代码可用于\ url {https:/github.com/okojoalg/raft-mlp}。

最近的工作表明，二值化的神经网络（BNN）能够大大降低计算成本和内存占用空间，促进在资源受限设备上进行模型部署。然而，与其全精密对应物相比，BNN患有严重的精度降解。旨在降低这种精度差距的研究已经很大程度上主要集中在具有少量或没有1x1卷积层的特定网络架构上，标准二值化方法不起作用。由于1x1卷积在现代架构的设计中是常见的（例如，Googlenet，Reset，DenSenet），开发一种方法以有效地为BNN进行更广泛采用的方法是至关重要的。在这项工作中，我们提出了一个“弹性链路”（EL）模块，通过自适应地将实值的输入特征自适应地添加到后续卷积输出功能来丰富了BNN内的信息流。所提出的EL模块很容易实现，并且可以与BNN的其他方法结合使用。我们证明将EL添加到BNNS对挑战大规模想象数数据集产生显着改进。例如，我们将二值化resnet26的前1个精度从57.9％提高到64.0％。 EL也有助于培训二值化Mobilenet的趋同，为此实现了56.4％的前1个精度。最后，随着RESTNET的整合，它产生了新的最新的最新性，最新的171.9％的前1个精度。

We design a family of image classification architectures that optimize the trade-off between accuracy and efficiency in a high-speed regime. Our work exploits recent findings in attention-based architectures, which are competitive on highly parallel processing hardware. We revisit principles from the extensive literature on convolutional neural networks to apply them to transformers, in particular activation maps with decreasing resolutions. We also introduce the attention bias, a new way to integrate positional information in vision transformers.As a result, we propose LeVIT: a hybrid neural network for fast inference image classification. We consider different measures of efficiency on different hardware platforms, so as to best reflect a wide range of application scenarios. Our extensive experiments empirically validate our technical choices and show they are suitable to most architectures. Overall, LeViT significantly outperforms existing convnets and vision transformers with respect to the speed/accuracy tradeoff. For example, at 80% ImageNet top-1 accuracy, LeViT is 5 times faster than EfficientNet on CPU. We release the code at https: //github.com/facebookresearch/LeViT.

在本文中，我们通过利用视觉数据中的空间稀疏性提出了一种新的模型加速方法。我们观察到，视觉变压器中的最终预测仅基于最有用的令牌的子集，这足以使图像识别。基于此观察，我们提出了一个动态的令牌稀疏框架，以根据加速视觉变压器的输入逐渐和动态地修剪冗余令牌。具体而言，我们设计了一个轻量级预测模块，以估计给定当前功能的每个令牌的重要性得分。该模块被添加到不同的层中以层次修剪冗余令牌。尽管该框架的启发是我们观察到视觉变压器中稀疏注意力的启发，但我们发现自适应和不对称计算的想法可能是加速各种体系结构的一般解决方案。我们将我们的方法扩展到包括CNN和分层视觉变压器在内的层次模型，以及更复杂的密集预测任务，这些任务需要通过制定更通用的动态空间稀疏框架，并具有渐进性的稀疏性和非对称性计算，用于不同空间位置。通过将轻质快速路径应用于少量的特征，并使用更具表现力的慢速路径到更重要的位置，我们可以维护特征地图的结构，同时大大减少整体计算。广泛的实验证明了我们框架对各种现代体系结构和不同视觉识别任务的有效性。我们的结果清楚地表明，动态空间稀疏为模型加速提供了一个新的，更有效的维度。代码可从https://github.com/raoyongming/dynamicvit获得

Although considerable progress has been obtained in neural network quantization for efficient inference, existing methods are not scalable to heterogeneous devices as one dedicated model needs to be trained, transmitted, and stored for one specific hardware setting, incurring considerable costs in model training and maintenance. In this paper, we study a new vertical-layered representation of neural network weights for encapsulating all quantized models into a single one. With this representation, we can theoretically achieve any precision network for on-demand service while only needing to train and maintain one model. To this end, we propose a simple once quantization-aware training (QAT) scheme for obtaining high-performance vertical-layered models. Our design incorporates a cascade downsampling mechanism which allows us to obtain multiple quantized networks from one full precision source model by progressively mapping the higher precision weights to their adjacent lower precision counterparts. Then, with networks of different bit-widths from one source model, multi-objective optimization is employed to train the shared source model weights such that they can be updated simultaneously, considering the performance of all networks. By doing this, the shared weights will be optimized to balance the performance of different quantized models, thus making the weights transferable among different bit widths. Experiments show that the proposed vertical-layered representation and developed once QAT scheme are effective in embodying multiple quantized networks into a single one and allow one-time training, and it delivers comparable performance as that of quantized models tailored to any specific bit-width. Code will be available.

模型二进制化是一种压缩神经网络并加速其推理过程的有效方法。但是，1位模型和32位模型之间仍然存在显着的性能差距。实证研究表明，二进制会导致前进和向后传播中的信息损失。我们提出了一个新颖的分布敏感信息保留网络（DIR-NET），该网络通过改善内部传播和引入外部表示，将信息保留在前后传播中。 DIR-NET主要取决于三个技术贡献：（1）最大化二进制（IMB）的信息：最小化信息损失和通过重量平衡和标准化同时同时使用权重/激活的二进制误差； （2）分布敏感的两阶段估计器（DTE）：通过共同考虑更新能力和准确的梯度来通过分配敏感的软近似来保留梯度的信息； （3）代表性二进制 - 意识蒸馏（RBD）：通过提炼完整精确和二元化网络之间的表示来保留表示信息。 DIR-NET从统一信息的角度研究了BNN的前进过程和后退过程，从而提供了对网络二进制机制的新见解。我们的DIR-NET中的三种技术具有多功能性和有效性，可以在各种结构中应用以改善BNN。关于图像分类和客观检测任务的综合实验表明，我们的DIR-NET始终优于主流和紧凑型体系结构（例如Resnet，vgg，vgg，EfficityNet，darts和mobilenet）下最新的二进制方法。此外，我们在现实世界中的资源有限设备上执行DIR-NET，该设备可实现11.1倍的存储空间和5.4倍的速度。

量化被疯狂地作为模型压缩技术，该技术通过将神经网络中的浮点重量和激活转换为低位整数来获得有效的模型。量化已被证明可以很好地在卷积神经网络和基于变压器的模型上运行。尽管这些模型具有符合性的典型性，但最近的工作表明，基于MLP的模型能够在从计算机视觉，NLP到3D点云等各种任务上取得可比的结果，同时由于并行性和网络简单性，可以实现更高的吞吐量。但是，正如我们在论文中所显示的那样，将量化直接应用于基于MLP的模型将导致明显的准确性降解。基于我们的分析，两个主要问题说明了准确性差距：1）基于MLP的模型中的激活范围可能太大而无法量化，而2）基于MLP的模型中的特定组件对量化很敏感。因此，我们建议1）应用分层以控制激活的量化范围，2）使用有界的激活功能，3）在激活上应用百分位量化，4）使用我们的改进的模块，称为多个令牌混合MLP，5）应用线性态度敏感操作的不对称量化器。我们的Q-MLP模型配备了上述技术，可以使用8位均匀量化（型号30 MB）和78.47％的Imagenet获得79.68％的精度，而4位量化（15 MB）。

视觉变压器由于能够捕获图像中的长期依赖性的能力而成功地应用于图像识别任务。但是，变压器与现有卷积神经网络（CNN）之间的性能和计算成本仍然存在差距。在本文中，我们旨在解决此问题，并开发一个网络，该网络不仅可以超越规范变压器，而且可以超越高性能卷积模型。我们通过利用变压器来捕获长期依赖性和CNN来建模本地特征，从而提出了一个新的基于变压器的混合网络。此外，我们将其扩展为获得一个称为CMT的模型家族，比以前的基于卷积和基于变压器的模型获得了更好的准确性和效率。特别是，我们的CMT-S在ImageNet上获得了83.5％的TOP-1精度，而在拖鞋上的拖曳率分别比现有的DEIT和EficitiveNet小14倍和2倍。拟议的CMT-S还可以很好地概括CIFAR10（99.2％），CIFAR100（91.7％），花（98.7％）以及其他具有挑战性的视觉数据集，例如可可（44.3％地图），计算成本较小。