信道修剪中最有效的方法之一是根据每个神经元的重要性来修剪。然而,测量每个神经元的重要性是NP难题。以前的作品通过考虑单层或多个连续的神经元层的统计来修剪。这些作品无法消除不同数据对重建错误模型的影响,并且目前没有工作证明参数的绝对值可以直接用作判断权重的重要性的基础。一种更合理的方法是消除准确测量影响力的批量数据之间的差异。在本文中,我们建议使用集合学习来培训不同批量数据的模型,并使用影响功能(来自强大的统计数据的经典技术)来学习算法跟踪模型的预测并返回其训练参数梯度,使其返回其训练参数梯度,使其返回其培训参数梯度,使其返回其培训参数梯度,使其返回其培训参数梯度,使其返回其训练参数梯度我们可以在预测过程中确定我们称之为“影响”的每个参数的责任。此外,我们理论上证明了深度网络的后传播是权重的影响函数的一阶泰勒近似。我们执行广泛的实验,以证明使用集合学习的思想基于影响功能的修剪将比仅关注误差重建更有效。 CIFAR的实验表明,影响修剪达到最先进的结果。
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网络压缩对于使深网的效率更高,更快且可推广到低端硬件至关重要。当前的网络压缩方法有两个开放问题:首先,缺乏理论框架来估计最大压缩率;其次,有些层可能会过多地进行,从而导致网络性能大幅下降。为了解决这两个问题,这项研究提出了一种基于梯度矩阵分析方法,以估计最大网络冗余。在最大速率的指导下,开发了一种新颖而有效的层次网络修剪算法,以最大程度地凝结神经元网络结构而无需牺牲网络性能。进行实质性实验以证明新方法修剪几个高级卷积神经网络(CNN)体系结构的功效。与现有的修剪方法相比,拟议的修剪算法实现了最先进的性能。与其他方法相比,在相同或相似的压缩比下,新方法提供了最高的网络预测准确性。
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由于稀疏神经网络通常包含许多零权重,因此可以在不降低网络性能的情况下潜在地消除这些不必要的网络连接。因此,设计良好的稀疏神经网络具有显着降低拖鞋和计算资源的潜力。在这项工作中,我们提出了一种新的自动修剪方法 - 稀疏连接学习(SCL)。具体地,重量被重新参数化为可培训权重变量和二进制掩模的元素方向乘法。因此,由二进制掩模完全描述网络连接,其由单位步进函数调制。理论上,从理论上证明了使用直通估计器(STE)进行网络修剪的基本原理。这一原则是STE的代理梯度应该是积极的,确保掩模变量在其最小值处收敛。在找到泄漏的Relu后,SoftPlus和Identity Stes可以满足这个原理,我们建议采用SCL的身份STE以进行离散面膜松弛。我们发现不同特征的面具梯度非常不平衡,因此,我们建议将每个特征的掩模梯度标准化以优化掩码变量训练。为了自动训练稀疏掩码,我们将网络连接总数作为我们的客观函数中的正则化术语。由于SCL不需要由网络层设计人员定义的修剪标准或超级参数,因此在更大的假设空间中探讨了网络,以实现最佳性能的优化稀疏连接。 SCL克服了现有自动修剪方法的局限性。实验结果表明,SCL可以自动学习并选择各种基线网络结构的重要网络连接。 SCL培训的深度学习模型以稀疏性,精度和减少脚波特的SOTA人类设计和自动修剪方法训练。
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轻量级模型设计已成为应用深度学习技术的重要方向,修剪是实现模型参数和拖鞋的大量减少的有效均值。现有的神经网络修剪方法主要从参数的重要性开始,以及设计参数评估度量来迭代地执行参数修剪。这些方法不是从模型拓扑的角度研究的,可能是有效但不高效的,并且需要完全不同的不同数据集修剪。在本文中,我们研究了神经网络的图形结构,并提出了常规的基于图的修剪(RGP)来执行单次神经网络修剪。我们生成常规图,将图的节点度值设置为满足修剪比率,并通过将边缘交换以获得最佳边缘分布来降低曲线图的平均最短路径长度。最后,将获得的图形映射到神经网络结构中以实现修剪。实验表明,曲线图的平均最短路径长度与相应神经网络的分类精度负相关,所提出的RGP显示出强的精度保持能力,具有极高的参数减少(超过90%)和拖鞋(更多超过90%)。
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现有的可区分通道修剪方法通常将缩放因子或掩模在通道后面的掩盖范围内,以减少重要性的修剪过滤器,并假设输入样品统一贡献以过滤重要性。具体而言,实例复杂性对修剪性能的影响尚未得到充分研究。在本文中,我们提出了一个基于实例复杂性滤波器的重要性得分的简单而有效的可区分网络修剪方法上限。我们通过给硬样品给出更高的权重来定义每个样品的实例复杂性与重量相关的重量,并测量样品特异性软膜的加权总和,以模拟不同输入的非均匀贡献,这鼓励硬样品主导修剪过程和模型性能保存完好。此外,我们还引入了一个新的正规器,以鼓励面具两极分化,以便很容易找到甜蜜的位置以识别要修剪的过滤器。各种网络体系结构和数据集的性能评估表明,CAP在修剪大型网络方面具有优势。例如,CAP在删除65.64%的拖鞋后,CAP在CIFAR-10数据集上的RESNET56的准确性提高了0.33%,而Prunes在ImagEnet数据集上的RESNET50的PRUNES 87.75%,只有0.89%的TOP-1精度损失。
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卷积神经网络(CNN)具有一定量的参数冗余,滤波器修剪旨在去除冗余滤波器,并提供在终端设备上应用CNN的可能性。但是,以前的作品更加注重设计了滤波器重要性的评估标准,然后缩短了具有固定修剪率的重要滤波器或固定数量,以减少卷积神经网络的冗余。它不考虑为每层预留有多少筛选器是最合理的选择。从这个角度来看,我们通过搜索适当的过滤器(SNF)来提出新的过滤器修剪方法。 SNF专用于搜索每层的最合理的保留过滤器,然后是具有特定标准的修剪过滤器。它可以根据不同的拖鞋定制最合适的网络结构。通过我们的方法进行过滤器修剪导致CIFAR-10的最先进(SOTA)精度,并在Imagenet ILSVRC-2012上实现了竞争性能。基于Reset-56网络,在Top-中增加了0.14%的增加0.14% 1对CIFAR-10拖出的52.94%的精度为52.94%。在减少68.68%拖鞋时,CiFar-10上的修剪Resnet-110还提高了0.03%的1 0.03%的精度。对于Imagenet,我们将修剪速率设置为52.10%的拖鞋,前1个精度只有0.74%。该代码可以在https://github.com/pk-l/snf上获得。
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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。
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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.
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To reduce the significant redundancy in deep Convolutional Neural Networks (CNNs), most existing methods prune neurons by only considering statistics of an individual layer or two consecutive layers (e.g., prune one layer to minimize the reconstruction error of the next layer), ignoring the effect of error propagation in deep networks. In contrast, we argue that it is essential to prune neurons in the entire neuron network jointly based on a unified goal: minimizing the reconstruction error of important responses in the "final response layer" (FRL), which is the secondto-last layer before classification, for a pruned network to retrain its predictive power. Specifically, we apply feature ranking techniques to measure the importance of each neuron in the FRL, and formulate network pruning as a binary integer optimization problem and derive a closed-form solution to it for pruning neurons in earlier layers. Based on our theoretical analysis, we propose the Neuron Importance Score Propagation (NISP) algorithm to propagate the importance scores of final responses to every neuron in the network. The CNN is pruned by removing neurons with least importance, and then fine-tuned to retain its predictive power. NISP is evaluated on several datasets with multiple CNN models and demonstrated to achieve significant acceleration and compression with negligible accuracy loss.
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Low-rankness plays an important role in traditional machine learning, but is not so popular in deep learning. Most previous low-rank network compression methods compress the networks by approximating pre-trained models and re-training. However, the optimal solution in the Euclidean space may be quite different from the one in the low-rank manifold. A well-pre-trained model is not a good initialization for the model with low-rank constraints. Thus, the performance of a low-rank compressed network degrades significantly. Compared to other network compression methods such as pruning, low-rank methods attracts less attention in recent years. In this paper, we devise a new training method, low-rank projection with energy transfer (LRPET), that trains low-rank compressed networks from scratch and achieves competitive performance. First, we propose to alternately perform stochastic gradient descent training and projection onto the low-rank manifold. Compared to re-training on the compact model, this enables full utilization of model capacity since solution space is relaxed back to Euclidean space after projection. Second, the matrix energy (the sum of squares of singular values) reduction caused by projection is compensated by energy transfer. We uniformly transfer the energy of the pruned singular values to the remaining ones. We theoretically show that energy transfer eases the trend of gradient vanishing caused by projection. Third, we propose batch normalization (BN) rectification to cut off its effect on the optimal low-rank approximation of the weight matrix, which further improves the performance. Comprehensive experiments on CIFAR-10 and ImageNet have justified that our method is superior to other low-rank compression methods and also outperforms recent state-of-the-art pruning methods. Our code is available at https://github.com/BZQLin/LRPET.
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卷积神经网络(CNNS)在许多实际应用中成功了。但是,它们的高计算和存储要求通常使它们难以在资源受限的设备上部署。为了解决这个问题,已经提出了许多修剪算法用于CNN,但大多数人不能将CNNS提交给合理的水平。在本文中,我们提出了一种基于递归最小二乘(RLS)优化的训练和修剪CNN的新颖算法。在为某些时期培训CNN之后,我们的算法组合了逆输入自相关矩阵和权重矩阵,以按层评估和修剪不重要的输入通道或节点层。然后,我们的算法将继续培训修剪的网络,并且在修剪的网络恢复旧网络的完整性能之前,不会进行下一次修剪。此外,对于CNN,所提出的算法可用于前馈神经网络(FNN)。在MNIST,CIFAR-10和SVHN数据集上的三个实验表明,我们的算法可以实现更合理的修剪,并且具有比其他四个流行的修剪算法更高的学习效率。
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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。
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修剪深度神经网络的现有方法专注于去除训练有素的网络的不必要参数,然后微调模型,找到恢复训练模型的初始性能的良好解决方案。与其他作品不同,我们的方法特别注意通过修剪神经元的压缩模型和推理计算时间的解决方案的质量。通过探索Hessian的光谱半径,所提出的算法通过探索Hessian的光谱半径来指示压缩模型的参数,这导致了更好地推广了未经看涨的数据。此外,该方法不适用于预先训练的网络,并同时执行训练和修剪。我们的结果表明,它改善了神经元压缩的最先进的结果。该方法能够在不同神经网络模型上实现具有小精度下降的非常小的网络。
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This paper proposed a Soft Filter Pruning (SFP) method to accelerate the inference procedure of deep Convolutional Neural Networks (CNNs). Specifically, the proposed SFP enables the pruned filters to be updated when training the model after pruning. SFP has two advantages over previous works: (1) Larger model capacity. Updating previously pruned filters provides our approach with larger optimization space than fixing the filters to zero. Therefore, the network trained by our method has a larger model capacity to learn from the training data. (2) Less dependence on the pretrained model. Large capacity enables SFP to train from scratch and prune the model simultaneously. In contrast, previous filter pruning methods should be conducted on the basis of the pre-trained model to guarantee their performance. Empirically, SFP from scratch outperforms the previous filter pruning methods. Moreover, our approach has been demonstrated effective for many advanced CNN architectures. Notably, on ILSCRC-2012, SFP reduces more than 42% FLOPs on ResNet-101 with even 0.2% top-5 accuracy improvement, which has advanced the state-of-the-art. Code is publicly available on GitHub: https://github.com/he-y/softfilter-pruning
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过滤器修剪的目标是搜索不重要的过滤器以删除以便使卷积神经网络(CNNS)有效而不牺牲过程中的性能。挑战在于找到可以帮助确定每个过滤器关于神经网络的最终输出的重要或相关的信息的信息。在这项工作中,我们分享了我们的观察说,预先训练的CNN的批量标准化(BN)参数可用于估计激活输出的特征分布,而无需处理训练数据。在观察时,我们通过基于预先训练的CNN的BN参数评估每个滤波器的重要性来提出简单而有效的滤波修剪方法。 CiFar-10和Imagenet的实验结果表明,该方法可以在准确性下降和计算复杂性的计算复杂性和降低的折衷方面具有和不进行微调的卓越性能。
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动态模型修剪是最近的方向,其允许不同的子网络中的部署过程中每个输入采样的推断。然而,当前的动态方法依赖于学习的连续通道通过诱导稀疏性损失通过正则化门控。这一提法介绍了平衡不同损失的复杂性(如任务的损失,正规化损失)。此外,基于正则化方法缺乏透明的折衷选择超参数,实现计算的预算。我们的贡献是双重的:1)分离任务和修剪培训。 2)简单的超参数选择,使训练前FLOPS减少估计。在神经科学的赫布理论的启发:“神经元一起火一起丝”,我们提出来预测基于其上一层的活化层口罩方法K过滤器。我们提出的问题,因为自监督二元分类问题。每个掩模预测模块被训练以预测,如果对数似然在当前层中的每个过滤器属于前k激活的过滤器。值k被动态地估计基于使用热图的质量的新颖标准每个输入。我们发现在几个神经结构,如VGG,RESNET和MobileNet上CIFAR和ImageNet数据集实验。在CIFAR,我们得出了类似的精度SOTA方法有15%和24%以上FLOPS减少。同样,在ImageNet,我们达到的精度低下降高达13%的改善FLOPS减少。
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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.
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通道修剪被广泛用于降低深网模型的复杂性。最近的修剪方法通常通过提出通道重要性标准来识别网络的哪些部分。但是,最近的研究表明,这些标准在所有情况下都不能很好地工作。在本文中,我们提出了一种新颖的功能最小化方法(FSM)方法来压缩CNN模型,该模型通过收敛功能和过滤器的信息来评估特征转移。具体而言,我们首先使用不同层深度的一些普遍方法研究压缩效率,然后提出特征转移概念。然后,我们引入了一种近似方法来估计特征移位的幅度,因为很难直接计算它。此外,我们提出了一种分布优化算法,以补偿准确性损失并提高网络压缩效率。该方法在各种基准网络和数据集上产生最先进的性能,并通过广泛的实验验证。这些代码可以在\ url {https://github.com/lscgx/fsm}上可用。
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修剪技术可全面使用图像分类压缩卷积神经网络(CNN)。但是,大多数修剪方法需要一个经过良好训练的模型,以提供有用的支持参数,例如C1-核心,批处理值和梯度信息,如果预训练的模型的参数为,这可能会导致过滤器评估的不一致性不太优化。因此,我们提出了一种基于敏感性的方法,可以通过为原始模型增加额外的损害来评估每一层的重要性。由于准确性的性能取决于参数在所有层而不是单个参数中的分布,因此基于灵敏度的方法将对参数的更新具有鲁棒性。也就是说,我们可以获得对不完美训练和完全训练的模型之间每个卷积层的相似重要性评估。对于CIFAR-10上的VGG-16,即使原始模型仅接受50个时期训练,我们也可以对层的重要性进行相同的评估,并在对模型进行充分训练时的结果。然后,我们将通过量化的灵敏度从每一层中删除过滤器。我们基于敏感性的修剪框架在VGG-16,分别具有CIFAR-10,MNIST和CIFAR-100的VGG-16上有效验证。
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由于深度学习模型通常包含数百万可培训的权重,因此对更有效的网络结构具有越来越高的存储空间和提高的运行时效率。修剪是最受欢迎的网络压缩技术之一。在本文中,我们提出了一种新颖的非结构化修剪管线,基于关注的同时稀疏结构和体重学习(ASWL)。与传统的频道和体重注意机制不同,ASWL提出了一种有效的算法来计算每层的层次引起的修剪比率,并且跟踪密度网络和稀疏网络的两种权重,以便修剪结构是同时从随机初始化的权重学习。我们在Mnist,CiFar10和Imagenet上的实验表明,与最先进的网络修剪方法相比,ASWL在准确性,修剪比率和操作效率方面取得了卓越的修剪。
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