移动设备用于各种目的，例如图像分类和语音识别。由于移动设备的资源限制，研究人员专注于使用模型修剪或使用编译器优化生成有效代码的轻质深神经网络（DNN）模型。令人惊讶的是，我们发现模型压缩和编译器自动调整之间的直接集成通常不会为目标设备产生最有效的模型。我们提出了Cprune，这是一种编译器信息修剪，以进行有效的目标感知DNN执行，以支持具有所需目标准确性的应用程序。Cprune通过在编译器调整过程中构建的子图的结构信息来制作轻巧的DNN模型。我们的实验结果表明，与最先进的TVM自动调节相比，CPRUNE将DNN的执行速度提高到2.73倍，同时满足准确性要求。

重量修剪是一种有效的模型压缩技术，可以解决在移动设备上实现实时深神经网络（DNN）推断的挑战。然而，由于精度劣化，难以利用硬件加速度，以及某些类型的DNN层的限制，难以降低的应用方案具有有限的应用方案。在本文中，我们提出了一般的细粒度的结构化修剪方案和相应的编译器优化，适用于任何类型的DNN层，同时实现高精度和硬件推理性能。随着使用我们的编译器优化所支持的不同层的灵活性，我们进一步探讨了确定最佳修剪方案的新问题，了解各种修剪方案的不同加速度和精度性能。两个修剪方案映射方法，一个是基于搜索，另一个是基于规则的，建议自动推导出任何给定DNN的每层的最佳修剪规则和块大小。实验结果表明，我们的修剪方案映射方法，以及一般细粒化结构修剪方案，优于最先进的DNN优化框架，最高可达2.48 $ \ times $和1.73 $ \ times $ DNN推理加速在CiFar-10和Imagenet DataSet上没有准确性损失。

深度学习技术在各种任务中都表现出了出色的有效性，并且深度学习具有推进多种应用程序（包括在边缘计算中）的潜力，其中将深层模型部署在边缘设备上，以实现即时的数据处理和响应。一个关键的挑战是，虽然深层模型的应用通常会产生大量的内存和计算成本，但Edge设备通常只提供非常有限的存储和计算功能，这些功能可能会在各个设备之间差异很大。这些特征使得难以构建深度学习解决方案，以释放边缘设备的潜力，同时遵守其约束。应对这一挑战的一种有希望的方法是自动化有效的深度学习模型的设计，这些模型轻巧，仅需少量存储，并且仅产生低计算开销。该调查提供了针对边缘计算的深度学习模型设计自动化技术的全面覆盖。它提供了关键指标的概述和比较，这些指标通常用于量化模型在有效性，轻度和计算成本方面的水平。然后，该调查涵盖了深层设计自动化技术的三类最新技术：自动化神经体系结构搜索，自动化模型压缩以及联合自动化设计和压缩。最后，调查涵盖了未来研究的开放问题和方向。

对将AI功能从云上的数据中心转移到边缘或最终设备的需求越来越大，这是由在智能手机，AR/VR设备，自动驾驶汽车和各种汽车上运行的快速实时AI的应用程序举例说明的。物联网设备。然而，由于DNN计算需求与边缘或最终设备上的计算能力之间的较大增长差距，这种转变受到了严重的阻碍。本文介绍了XGEN的设计，这是DNN的优化框架，旨在弥合差距。 XGEN将横切共同设计作为其一阶考虑。它的全栈AI面向AI的优化包括在DNN软件堆栈的各个层的许多创新优化，所有这些优化都以合作的方式设计。独特的技术使XGEN能够优化各种DNN，包括具有极高深度的DNN（例如Bert，GPT，其他变形金刚），并生成代码比现有DNN框架中的代码快几倍，同时提供相同的准确性水平。

While machine learning is traditionally a resource intensive task, embedded systems, autonomous navigation, and the vision of the Internet of Things fuel the interest in resource-efficient approaches. These approaches aim for a carefully chosen trade-off between performance and resource consumption in terms of computation and energy. The development of such approaches is among the major challenges in current machine learning research and key to ensure a smooth transition of machine learning technology from a scientific environment with virtually unlimited computing resources into everyday's applications. In this article, we provide an overview of the current state of the art of machine learning techniques facilitating these real-world requirements. In particular, we focus on deep neural networks (DNNs), the predominant machine learning models of the past decade. We give a comprehensive overview of the vast literature that can be mainly split into three non-mutually exclusive categories: (i) quantized neural networks, (ii) network pruning, and (iii) structural efficiency. These techniques can be applied during training or as post-processing, and they are widely used to reduce the computational demands in terms of memory footprint, inference speed, and energy efficiency. We also briefly discuss different concepts of embedded hardware for DNNs and their compatibility with machine learning techniques as well as potential for energy and latency reduction. We substantiate our discussion with experiments on well-known benchmark datasets using compression techniques (quantization, pruning) for a set of resource-constrained embedded systems, such as CPUs, GPUs and FPGAs. The obtained results highlight the difficulty of finding good trade-offs between resource efficiency and predictive performance.

边缘设备上卷积神经网络（CNN）的部署受到性能要求和可用处理能力之间的巨大差距的阻碍。尽管最近的研究在开发网络修剪方法以减少CNN的计算开销方面取得了长足的进步，但仍然存在相当大的准确性损失，尤其是在高修剪比率下。质疑为非封闭网络设计的架构可能对修剪网络没有效，我们建议通过定义新的搜索空间和新颖的搜索目标来搜索架构修剪方法。为了改善修剪网络的概括，我们提出了两个新型的原始孔和prunedlinearaare操作。具体而言，这些操作通过正规化修剪网络的目标函数来缓解不稳定梯度的问题。提出的搜索目标使我们能够培训有关修剪权重元素的体系结构参数。定量分析表明，我们的搜索架构优于在CIFAR-10和Imagenet上最先进的修剪网络中使用的体系结构。就硬件效率而言，PR-DARTS将Mobilenet-V2的准确性从73.44％提高到81.35％（+7.91％提高），并且运行3.87 $ \ times $的速度更快。

深神经网络（DNNS）在各种机器学习（ML）应用程序中取得了巨大成功，在计算机视觉，自然语言处理和虚拟现实等中提供了高质量的推理解决方案。但是，基于DNN的ML应用程序也带来计算和存储要求的增加了很多，对于具有有限的计算/存储资源，紧张的功率预算和较小形式的嵌入式系统而言，这尤其具有挑战性。挑战还来自各种特定应用的要求，包括实时响应，高通量性能和可靠的推理准确性。为了应对这些挑战，我们介绍了一系列有效的设计方法，包括有效的ML模型设计，定制的硬件加速器设计以及硬件/软件共同设计策略，以启用嵌入式系统上有效的ML应用程序。

Model compression is a critical technique to efficiently deploy neural network models on mobile devices which have limited computation resources and tight power budgets. Conventional model compression techniques rely on hand-crafted heuristics and rule-based policies that require domain experts to explore the large design space trading off among model size, speed, and accuracy, which is usually sub-optimal and time-consuming. In this paper, we propose AutoML for Model Compression (AMC) which leverage reinforcement learning to provide the model compression policy. This learning-based compression policy outperforms conventional rule-based compression policy by having higher compression ratio, better preserving the accuracy and freeing human labor. Under 4× FLOPs reduction, we achieved 2.7% better accuracy than the handcrafted model compression policy for VGG-16 on ImageNet. We applied this automated, push-the-button compression pipeline to MobileNet and achieved 1.81× speedup of measured inference latency on an Android phone and 1.43× speedup on the Titan XP GPU, with only 0.1% loss of ImageNet Top-1 accuracy.

在物联网（IoT）支持的网络边缘（IOT）上的人工智能（AI）的最新进展已通过启用低延期性和计算效率来实现多种应用程序（例如智能农业，智能医院和智能工厂）的优势情报。但是，部署最先进的卷积神经网络（CNN），例如VGG-16和在资源约束的边缘设备上的重新连接，由于其大量参数和浮点操作（Flops），因此实际上是不可行的。因此，将网络修剪作为一种模型压缩的概念正在引起注意在低功率设备上加速CNN。结构化或非结构化的最先进的修剪方法都不认为卷积层表现出的复杂性的不同基本性质，并遵循训练放回训练的管道，从而导致其他计算开销。在这项工作中，我们通过利用CNN的固有层层级复杂性来提出一种新颖和计算高效的修剪管道。与典型的方法不同，我们提出的复杂性驱动算法根据其对整体网络复杂性的贡献选择了特定层用于滤波器。我们遵循一个直接训练修剪模型并避免计算复杂排名和微调步骤的过程。此外，我们定义了修剪的三种模式，即参数感知（PA），拖网（FA）和内存感知（MA），以引入CNN的多功能压缩。我们的结果表明，我们的方法在准确性和加速方面的竞争性能。最后，我们提出了不同资源和准确性之间的权衡取舍，这对于开发人员在资源受限的物联网环境中做出正确的决策可能会有所帮助。

模型压缩旨在将深神经网络（DNN）部署在具有有限的计算和存储资源的移动设备上。但是，大多数现有模型压缩方法依赖于手动定义的规则，这些规则需要域专业知识。 DNN基本上是计算图形，其包含丰富的结构信息。在本文中，我们的目标是从DNNS结构信息找到合适的压缩策略。我们提出了一种自动图形编码器 - 解码器模型压缩（AGMC）方法与图形神经网络（GNN）和加强学习（RL）结合。我们将目标DNN模拟为图形并使用GNN自动学习DNN的嵌入物。我们将我们的方法与基于规则的DNN嵌入模型压缩方法进行了比较，以显示我们方法的有效性。结果表明，基于学习的DNN嵌入实现了更好的性能和更高的搜索步骤的压缩比。我们在过度参数化和移动友好的DNN上进行了评估方法，并将我们的方法与基于手工和学习的模型压缩方法进行了比较。在参数化DNN（如Resnet-56）上，我们的方法分别优于3.36 \％$ 4.36 \％$ 4.36 \％$ 4.36 \％$ 2.56 \％$ 2.56 \％的准确性。此外，在MobileNet-V2上，我们达到了比最先进的方法更高的压缩比，只需0.93±％$精度损失。

在过去几年中，神经网络的性能在越来越多的浮点操作（拖鞋）的成本上显着提高。但是，当计算资源有限时，更多的拖鞋可能是一个问题。作为解决这个问题的尝试，修剪过滤器是一种常见的解决方案，但大多数现有的修剪方法不有效地保持模型精度，因此需要大量的芬降时期。在本文中，我们提出了一种自动修剪方法，该方法学习保存的神经元以保持模型精度，同时将絮凝到预定目标。为了完成这项任务，我们介绍了一种可训练的瓶颈，只需要一个单一的单一时期，只需要一个数据集的25.6％（Cifar-10）或7.49％（ILSVRC2012）来了解哪些过滤器。在各种架构和数据集上的实验表明，该方法不仅可以在修剪后保持精度，而且在FineTuning之后也优越现有方法。我们在Reset-50上达到了52.00％的拖鞋，在ILSVRC2012上的灌溉后的前1个精度为47.51％，最先进的（SOTA）精度为76.63％。代码可用（链接匿名审核）。

We propose an efficient and unified framework, namely ThiNet, to simultaneously accelerate and compress CNN models in both training and inference stages. We focus on the filter level pruning, i.e., the whole filter would be discarded if it is less important. Our method does not change the original network structure, thus it can be perfectly supported by any off-the-shelf deep learning libraries. We formally establish filter pruning as an optimization problem, and reveal that we need to prune filters based on statistics information computed from its next layer, not the current layer, which differentiates ThiNet from existing methods. Experimental results demonstrate the effectiveness of this strategy, which has advanced the state-of-the-art. We also show the performance of ThiNet on ILSVRC-12 benchmark. ThiNet achieves 3.31× FLOPs reduction and 16.63× compression on VGG-16, with only 0.52% top-5 accuracy drop. Similar experiments with ResNet-50 reveal that even for a compact network, ThiNet can also reduce more than half of the parameters and FLOPs, at the cost of roughly 1% top-5 accuracy drop. Moreover, the original VGG-16 model can be further pruned into a very small model with only 5.05MB model size, preserving AlexNet level accuracy but showing much stronger generalization ability.

深度神经网络（DNN）已成为移动和嵌入式系统中的普遍存在的技术，用于图像/对象识别和分类。执行多个DNN的趋势同时加剧了资源受限移动设备上满足严格延迟/准确性要求的现有限制。现有技术通过根据资源动态缩放模型大小来探索精度资源权衡的光。然而，这种模型缩放方法接近迫在眉睫的挑战：（i）模型尺寸的大空间探索，（ii）对不同模型组合的培训时间非常长。在本文中，我们介绍了Legodnn，一种用于在移动视觉系统中运行多DNN工作负载的轻质块粒度缩放解决方案。 Legodnn仅通过在DNN中提取和培训少数常见块（例如，在VGG和RENET中的VGG和8中的8中）来保证短模型培训时间。在运行时，Legodnn最佳地结合了这些块的后代模型，以最大限度地在特定资源和延迟约束下最大限度地提高精度，同时通过DNN的智能块级缩放来降低切换开销。我们在Tensorflow Lite中实现Legodnn，并通过一组普遍的DNN模型，广泛地评估了最先进的技术（浮标缩放，知识蒸馏和模型压缩）。评估结果表明，乐高达在模型尺寸下提供了1,296倍至279,936倍，而在不增加训练时间的情况下，推断准确性的提高高达31.74％，降低缩放能耗减少了71.07％。

Deep neural networks (DNNs) are currently widely used for many artificial intelligence (AI) applications including computer vision, speech recognition, and robotics. While DNNs deliver state-of-the-art accuracy on many AI tasks, it comes at the cost of high computational complexity. Accordingly, techniques that enable efficient processing of DNNs to improve energy efficiency and throughput without sacrificing application accuracy or increasing hardware cost are critical to the wide deployment of DNNs in AI systems.This article aims to provide a comprehensive tutorial and survey about the recent advances towards the goal of enabling efficient processing of DNNs. Specifically, it will provide an overview of DNNs, discuss various hardware platforms and architectures that support DNNs, and highlight key trends in reducing the computation cost of DNNs either solely via hardware design changes or via joint hardware design and DNN algorithm changes. It will also summarize various development resources that enable researchers and practitioners to quickly get started in this field, and highlight important benchmarking metrics and design considerations that should be used for evaluating the rapidly growing number of DNN hardware designs, optionally including algorithmic co-designs, being proposed in academia and industry.The reader will take away the following concepts from this article: understand the key design considerations for DNNs; be able to evaluate different DNN hardware implementations with benchmarks and comparison metrics; understand the trade-offs between various hardware architectures and platforms; be able to evaluate the utility of various DNN design techniques for efficient processing; and understand recent implementation trends and opportunities.

混合精确的深神经网络达到了硬件部署所需的能源效率和吞吐量，尤其是在资源有限的情况下，而无需牺牲准确性。但是，不容易找到保留精度的最佳每层钻头精度，尤其是在创建巨大搜索空间的大量模型，数据集和量化技术中。为了解决这一困难，最近出现了一系列文献，并且已经提出了一些实现有希望的准确性结果的框架。在本文中，我们首先总结了文献中通常使用的量化技术。然后，我们对混合精液框架进行了彻底的调查，该调查是根据其优化技术进行分类的，例如增强学习和量化技术，例如确定性舍入。此外，讨论了每个框架的优势和缺点，我们在其中呈现并列。我们最终为未来的混合精液框架提供了指南。

In this paper, we propose a novel meta learning approach for automatic channel pruning of very deep neural networks. We first train a PruningNet, a kind of meta network, which is able to generate weight parameters for any pruned structure given the target network. We use a simple stochastic structure sampling method for training the PruningNet. Then, we apply an evolutionary procedure to search for good-performing pruned networks. The search is highly efficient because the weights are directly generated by the trained PruningNet and we do not need any finetuning at search time. With a single PruningNet trained for the target network, we can search for various Pruned Networks under different constraints with little human participation. Compared to the state-of-the-art pruning methods, we have demonstrated superior performances on Mo-bileNet V1/V2 and ResNet. Codes are available on https: //github.com/liuzechun/MetaPruning. This work is done when Zechun Liu and Haoyuan Mu are interns at Megvii Technology.

The deployment of deep convolutional neural networks (CNNs) in many real world applications is largely hindered by their high computational cost. In this paper, we propose a novel learning scheme for CNNs to simultaneously 1) reduce the model size; 2) decrease the run-time memory footprint; and 3) lower the number of computing operations, without compromising accuracy. This is achieved by enforcing channel-level sparsity in the network in a simple but effective way. Different from many existing approaches, the proposed method directly applies to modern CNN architectures, introduces minimum overhead to the training process, and requires no special software/hardware accelerators for the resulting models. We call our approach network slimming, which takes wide and large networks as input models, but during training insignificant channels are automatically identified and pruned afterwards, yielding thin and compact models with comparable accuracy. We empirically demonstrate the effectiveness of our approach with several state-of-the-art CNN models, including VGGNet, ResNet and DenseNet, on various image classification datasets. For VGGNet, a multi-pass version of network slimming gives a 20× reduction in model size and a 5× reduction in computing operations.

在本文中，我们提出了用于卷积神经网络的可分散的信道稀疏性搜索（DCS）。与需要用户手动设置每个卷积层的紫星比的传统信道修剪算法不同，DCSS自动搜索稀疏的最佳组合。灵感来自可怜的架构搜索（飞镖），我们从连续放松中汲取课程，并利用梯度信息来平衡计算成本和指标。由于直接应用飞镖方案引起形状不匹配和过度的记忆消耗，因此在过滤器内引入一种名为重量共享的新技术。这种技术优雅地消除了具有可忽略额外资源的形状不匹配的问题。我们不仅开展全面的实验，不仅是图像分类，还可以找到包括语义分割和图像超分辨率的粒度任务，以验证DCSS的有效性。与以前的网络修剪方法相比，DCSS实现了图像分类的最先进结果。语义分割和图像超分辨率的实验结果表明，特定于任务特定搜索的性能比转移超薄模型实现了更好的性能，展示了广泛的适用性和高效率的DCSS。

我们日常生活中的深度学习是普遍存在的，包括自驾车，虚拟助理，社交网络服务，医疗服务，面部识别等，但是深度神经网络在训练和推理期间需要大量计算资源。该机器学习界主要集中在模型级优化（如深度学习模型的架构压缩），而系统社区则专注于实施级别优化。在其间，在算术界中提出了各种算术级优化技术。本文在模型，算术和实施级技术方面提供了关于资源有效的深度学习技术的调查，并确定了三种不同级别技术的资源有效的深度学习技术的研究差距。我们的调查基于我们的资源效率度量定义，阐明了较低级别技术的影响，并探讨了资源有效的深度学习研究的未来趋势。

过滤器修剪方法通过去除选定的过滤器来引入结构稀疏性，因此对于降低复杂性特别有效。先前的作品从验证较小规范的过滤器的角度从经验修剪网络中造成了较小的最终结果贡献。但是，此类标准已被证明对过滤器的分布敏感，并且由于修剪后的容量差距是固定的，因此准确性可能很难恢复。在本文中，我们提出了一种称为渐近软簇修剪（ASCP）的新型过滤器修剪方法，以根据过滤器的相似性来识别网络的冗余。首先通过聚类来区分来自参数过度的网络的每个过滤器，然后重建以手动将冗余引入其中。提出了一些聚类指南，以更好地保留特征提取能力。重建后，允许更新过滤器，以消除错误选择的效果。此外，还采用了各种修剪率的衰减策略来稳定修剪过程并改善最终性能。通过逐渐在每个群集中生成更相同的过滤器，ASCP可以通过通道添加操作将其删除，几乎没有准确性下降。 CIFAR-10和Imagenet数据集的广泛实验表明，与许多最新算法相比，我们的方法可以取得竞争性结果。