在设计高性能变压器方面有兴趣爆发。虽然变形金刚提供了显着的性能改进，但由于存储在背部经历期间梯度计算所需的所有中间激活，尤其是长序列，虽然变形金刚提供了显着的性能改进，但培训这种网络非常内存。为此，我们展示了MESA，一个用于变压器的节省记忆资源有效的训练框架。具体而言，MESA在转发过程中使用精确的激活，同时存储低精度版本的激活，以减少训练期间的内存消耗。然后在返回传播期间对低精度激活进行拆分以计算梯度。此外，为了解决多头自我注意层中的异构激活分布，我们提出了一种头脑激活量化策略，其基于每个头的统计量来量化激活，以最小化近似误差。为了进一步提高训练效率，我们通过运行估计来学习量化参数。更重要的是，通过在采用更大的批量大小或缩放模型尺寸时重新投资所保存的内存，我们可以进一步提高受约束的计算资源下的性能。关于Imagenet的广泛实验，CiFar-100和ADE20K表明，MESA可以在训练期间减少一半的内存足迹，同时实现可比或更好的性能。代码在https://github.com/zhuang-group/mesa获得

视觉变压器（VIT）触发了计算机视觉的最新和重大突破。它们的有效设计主要由计算复杂性的间接度量（即拖船）指导，但是，该指标与直接度量（例如吞吐量）具有明显的差距。因此，我们建议将目标平台上的直接速度评估作为有效VIT的设计原理。特别是，我们介绍了LITV2，这是一种简单有效的VIT，可与以更快的速度更快的不同模型大小相对现有的最新方法。 LITV2的核心是一种新型的自我发项机制，我们将其配音。希洛的灵感来自于洞察力的启发：图像中的高频捕获本地细节和低频集中在全球结构上，而多头自发项层则忽略了不同频率的特征。因此，我们建议通过将头部分为两组来解散注意力层中的高/低频模式，其中一组在每个本地窗口内通过自我关注来编码高频，而另一组则执行注意力以模拟全局关系。在每个窗口的平均低频键与输入功能图中的每个查询位置之间。从两组的有效设计中受益，我们表明希洛通过对GPU上的速度，速度和记忆消耗进行了全面测试，优于现有的注意机制。 LITV2由Hilo提供支持，是主流视觉任务的强大主链，包括图像分类，密集检测和分割。代码可从https://github.com/ziplab/litv2获得。

变压器已成为深度学习中的主导架构之一，特别是计算机视觉中的卷积神经网络（CNNS）的强大替代品。然而，由于长期表示的自我关注的二次复杂性，以前作品中的变压器培训和推理可能是非常昂贵的，特别是对于高分辨率密集预测任务。为此，我们提出了一种更少的关注视觉变压器（点亮），建立在变形金刚的早期自我注意层仍然专注于当地模式并在最近的等级视觉变压器中带来轻微的益处。具体而言，我们提出了一种分层变压器，在那里我们使用纯多层的感知（MLP）来在早期阶段编码丰富的本地模式，同时应用自我注意模块来捕获更深层中的较长依赖性。此外，我们进一步提出了一种学习的可变形的令牌合并模块，以以非均匀方式自适应地熔化信息贴片。建议的点亮在图像识别任务中实现了有希望的性能，包括图像分类，对象检测和实例分段，作为许多愿景任务的强骨干。代码可用：https://github.com/zhuang-group/lit

网络量化显着降低了模型推理复杂性，并且已广泛用于现实世界部署。然而，大多数现有量化方法已经开发并主要测试并测试卷积神经网络（CNN），并且当应用于基于变压器的架构时遭受严重的降级。在这项工作中，我们提出了一种系统方法，以降低量化变压器的性能下降和推理复杂性。特别是，我们提出了两种规模（PTS）的权力以以硬件友好的方式处理LAbernorm输入的严重频道间变化。此外，我们提出了可以维持注意力映射的极端不均匀分布的log-int-softmax（LIS），同时通过使用4位量化和比特速度操作员简化推断。关于各种变压器的架构和基准测试的综合实验表明，我们的方法在使用Leference Maps中使用甚至更低的位宽度时，我们的方法始终以前的性能。例如，我们在Imagenet上达到85.17％的高精度，51.4地图与Coco上的级联面罩R-CNN（Swin-S）。据我们所知，我们是第一个在完全量化的视觉变压器上实现可比准确性降级（〜1％）的最初。代码可在https://github.com/linyang-zhh/fq-vit使用。

变压器是一个变革性框架，可以对顺序数据进行建模，并在广泛的任务上取得了出色的性能，但具有高计算和能源成本。为了提高其效率，一个受欢迎的选择是通过二进制化压缩模型，将浮点值限制为二进制值，以节省资源消耗，这是由于廉价的钻头操作而大大减少了资源。但是，现有的二进制方法仅旨在最大程度地统计地减少输入分布的信息损失，同时忽略了注意机制核心的成对相似性建模。为此，我们提出了一种新的二进制范式，通过二维软式散发范式通过二维的散布量表（称为ecoformer）将原始查询和钥匙映射到锤子空间中的低维二进制代码中。学会了内核化的哈希函数，以以自我监督的方式从注意图中提取的基础真相相似性关系匹配。基于二进制代码的内部乘积与锤距距离以及矩阵乘法的关联性质之间的等效性，我们可以通过将其表示为二进制代码的点产量来近似线性复杂性中的注意力。此外，查询和钥匙的紧凑型二进制表示使我们能够用简单的积累来代替大多数昂贵的多重收益操作，以节省边缘设备上的片上能量足迹。关于视觉和语言任务的广泛实验表明，生态学家始终如一地达到与标准专注的可比性，同时消耗了更少的资源。例如，与标准注意相比，基于PVTV2-B0和Imagenet-1K，EcoFormer可实现73％的能量足迹降低，性能下降仅为0.33％。代码可从https://github.com/ziplab/ecoformer获得。

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）。

训练大型神经网络（NN）模型需要广泛的记忆资源，而激活压缩训练（ACT）是减少训练记忆足迹的一种有前途的方法。本文介绍了GACT，这是一个ACT框架，旨在支持具有有限域知识的通用NN体系结构的广泛机器学习任务。通过分析ACT近似梯度的线性化版本，我们证明了GACT的收敛性，而没有有关操作员类型或模型体系结构的先验知识。为了使训练保持稳定，我们提出了一种算法，该算法通过估计运行时对梯度的影响来决定每个张量的压缩比。我们将GACT实施为Pytorch库，很容易适用于任何NN体系结构。GACT将卷积NN，变压器和图形NNS的激活记忆降低到8.1倍，从而使4.2倍至24.7倍的训练能够较大，而精度损失可忽略不计。

Post-training quantization (PTQ), which only requires a tiny dataset for calibration without end-to-end retraining, is a light and practical model compression technique. Recently, several PTQ schemes for vision transformers (ViTs) have been presented; unfortunately, they typically suffer from non-trivial accuracy degradation, especially in low-bit cases. In this paper, we propose RepQ-ViT, a novel PTQ framework for ViTs based on quantization scale reparameterization, to address the above issues. RepQ-ViT decouples the quantization and inference processes, where the former employs complex quantizers and the latter employs scale-reparameterized simplified quantizers. This ensures both accurate quantization and efficient inference, which distinguishes it from existing approaches that sacrifice quantization performance to meet the target hardware. More specifically, we focus on two components with extreme distributions: post-LayerNorm activations with severe inter-channel variation and post-Softmax activations with power-law features, and initially apply channel-wise quantization and log$\sqrt{2}$ quantization, respectively. Then, we reparameterize the scales to hardware-friendly layer-wise quantization and log2 quantization for inference, with only slight accuracy or computational costs. Extensive experiments are conducted on multiple vision tasks with different model variants, proving that RepQ-ViT, without hyperparameters and expensive reconstruction procedures, can outperform existing strong baselines and encouragingly improve the accuracy of 4-bit PTQ of ViTs to a usable level.

在本文中，我们提出了一种称为Q-Vit的视觉变压器（VIT）的完全可区分的量化方法，其中两个量化标度和位宽度都是可学习的参数。具体而言，根据我们的观察，即VIT显示出不同的量化鲁棒性，我们利用头部宽度的位宽度来挤压Q-Vit的大小，同时保持性能。此外，我们提出了一种名为“可切换量表”的新技术，以解决量级和位宽度的联合训练中的收敛问题。这样，Q-Vit将VIT量化的限制推向了3位，而不会降低性能。此外，我们分析了VIT的每个体系结构成分的量化鲁棒性，并表明多头自我注意力（MSA）和高斯误差线性单元（GELU）是VIT量化的关键方面。这项研究提供了一些有关VIT量化的进一步研究的见解。在不同的VIT模型（例如DEIT和SWIN Transformer）上进行的广泛实验显示了我们量化方法的有效性。特别是，我们的方法优于最先进的统一量化方法，而Deit微型的量化方法则优于1.5％。

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

视觉变压器（VIT）正在出现，并且在计算机视觉任务中的准确性显着提高。但是，它们的复杂架构和巨大的计算/存储需求对新硬件加速器设计方法施加了紧迫的需求。这项工作提出了基于提议的混合速度量化的FPGA感知自动VIT加速框架。据我们所知，这是探索模型量化的第一个基于FPGA的VIT加速框架。与最先进的VIT量化工作（仅无硬件加速的算法方法）相比，我们的量化在相同的位宽度下可实现0.47％至1.36％的TOP-1精度。与32位浮点基线FPGA加速器相比，我们的加速器在框架速率上的提高约为5.6倍（即56.8 fps vs. 10.0 fps），对于DeitBase的ImagEnet数据集，精度下降了0.71％。

量化是压缩神经网络最有效的方法之一，这在卷积神经网络（CNNS）上取得了巨大的成功。最近，视觉变压器在计算机视觉中表现出很大的潜力。然而，先前的训练后量化方法在视觉变压器上不良好地执行，即使在8位量化中也导致高精度下降超过1％。因此，我们分析视觉变压器的量化问题。我们观察Softmax和Gelu功能与高斯分布完全不同的激活值的分布。我们还观察到，诸如MSE和余弦距离之类的常见量化度量是不准确的以确定最佳缩放因子。在本文中，我们提出了双均匀的量化方法来减少这些激活值上的量化误差。我们建议使用Hessian的指导指标来评估不同的缩放因子，这提高了校准的准确性，成本小。为了实现Vision变形金刚的快速量化，我们开发了一个有效的框架PTQ4VIT。实验表明，量化的视觉变压器在想象集分类任务上实现了近无损预测准确度（在8位量化的8％量值下降0.5％）。

视觉变压器的最新进展在基于点产生自我注意的新空间建模机制驱动的各种任务中取得了巨大成功。在本文中，我们表明，视觉变压器背后的关键要素，即输入自适应，远程和高阶空间相互作用，也可以通过基于卷积的框架有效地实现。我们介绍了递归封闭式卷积（$ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv），该卷积{n} $ conv）与封闭的卷积和递归设计执行高阶空间交互。新操作是高度灵活和可定制的，它与卷积的各种变体兼容，并将自我注意的两阶相互作用扩展到任意订单，而无需引入大量额外的计算。 $ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv可以用作插件模块，以改善各种视觉变压器和基于卷积的模型。根据该操作，我们构建了一个名为Hornet的新型通用视觉骨干家族。关于ImageNet分类，可可对象检测和ADE20K语义分割的广泛实验表明，大黄蜂的表现优于Swin变形金刚，并具有相似的整体体系结构和训练配置的明显边距。大黄蜂还显示出对更多训练数据和更大模型大小的有利可伸缩性。除了在视觉编码器中的有效性外，我们还可以将$ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv应用于特定于任务的解码器，并始终通过较少的计算来提高密集的预测性能。我们的结果表明，$ \ textIt {g}^\ textit {n} $ conv可以成为视觉建模的新基本模块，可有效结合视觉变形金刚和CNN的优点。代码可从https://github.com/raoyongming/hornet获得

最近，视觉变压器变得非常流行。但是，将它们部署在许多应用程序中的计算昂贵部分是由于注意力块中的软磁层。我们引入了一个简单但有效的，无软的注意力块Sima，它使用简单的$ \ ell_1 $ -norm而不是使用SoftMax层，将查询和密钥矩阵归一化。然后，SIMA中的注意力块是三个矩阵的简单乘法，因此SIMA可以在测试时间动态更改计算的顺序，以在令牌数量或通道数量上实现线性计算。我们从经验上表明，SIMA应用于变形金刚，DEIT，XCIT和CVT的三种SOTA变体，与SOTA模型相比，SIMA可在不需要SoftMax层的情况下达到PAR准确性。有趣的是，将SIMA从多头更改为单头只会对精度产生很小的影响，这进一步简化了注意力障碍。该代码可在此处找到：$ \ href {https://github.com/ucdvision/sima} {\ text {this https url}} $

模型量化已成为加速深度学习推理的不可或缺的技术。虽然研究人员继续推动量化算法的前沿，但是现有量化工作通常是不可否认的和不可推销的。这是因为研究人员不选择一致的训练管道并忽略硬件部署的要求。在这项工作中，我们提出了模型量化基准（MQBench），首次尝试评估，分析和基准模型量化算法的再现性和部署性。我们为实际部署选择多个不同的平台，包括CPU，GPU，ASIC，DSP，并在统一培训管道下评估广泛的最新量化算法。 MQBENCK就像一个连接算法和硬件的桥梁。我们进行全面的分析，并找到相当大的直观或反向直观的见解。通过对齐训练设置，我们发现现有的算法在传统的学术轨道上具有大致相同的性能。虽然用于硬件可部署量化，但有一个巨大的精度差距，仍然不稳定。令人惊讶的是，没有现有的算法在MQBench中赢得每一项挑战，我们希望这项工作能够激发未来的研究方向。

Transformer is a new kind of neural architecture which encodes the input data as powerful features via the attention mechanism. Basically, the visual transformers first divide the input images into several local patches and then calculate both representations and their relationship. Since natural images are of high complexity with abundant detail and color information, the granularity of the patch dividing is not fine enough for excavating features of objects in different scales and locations. In this paper, we point out that the attention inside these local patches are also essential for building visual transformers with high performance and we explore a new architecture, namely, Transformer iN Transformer (TNT). Specifically, we regard the local patches (e.g., 16×16) as "visual sentences" and present to further divide them into smaller patches (e.g., 4×4) as "visual words". The attention of each word will be calculated with other words in the given visual sentence with negligible computational costs. Features of both words and sentences will be aggregated to enhance the representation ability. Experiments on several benchmarks demonstrate the effectiveness of the proposed TNT architecture, e.g., we achieve an 81.5% top-1 accuracy on the ImageNet, which is about 1.7% higher than that of the state-of-the-art visual transformer with similar computational cost.

我们介绍克斯内变压器，一种高效且有效的变压器的骨干，用于通用视觉任务。变压器设计的具有挑战性的问题是，全球自我关注来计算成本昂贵，而局部自我关注经常限制每个令牌的相互作用。为了解决这个问题，我们开发了以平行的横向和垂直条纹在水平和垂直条纹中计算自我关注的交叉形窗口自我关注机制，通过将输入特征分成相等的条纹而获得的每个条纹宽度。我们提供了条纹宽度效果的数学分析，并改变变压器网络的不同层的条纹宽度，这在限制计算成本时实现了强大的建模能力。我们还介绍了本地增强的位置编码（LEPE），比现有的编码方案更好地处理本地位置信息。 LEPE自然支持任意输入分辨率，因此对下游任务特别有效和友好。 CSWIN变压器并入其具有这些设计和分层结构，展示了普通愿景任务的竞争性能。具体来说，它在ImageNet-1K上实现了85.4 \％Top-1精度，而无需任何额外的培训数据或标签，53.9盒AP和46.4掩模AP，ADE20K语义分割任务上的52.2 Miou，超过以前的状态 - 在类似的拖鞋设置下，艺术品+1.2，+2.0，+1.4和+2.0分别为+1.2，+2.0，+1.4和+2.0。通过在较大的数据集Imagenet-21k上进行前预先预订，我们在Ave20K上实现了87.5％的成像-1K和高分性能，55.7 miou。代码和模型可在https://github.com/microsoft/cswin-transformer中找到。

无数据量化可以潜在地解决模型压缩中的数据隐私和安全问题，因此已得到广泛研究。最近，PSAQ-VIT设计了一个相对值度量，贴片相似性，以生成预训练视觉变压器（VIT）的数据，从而实现了VIT的第一次无数据量化尝试。在本文中，我们提出了PSAQ-VIT V2，这是在PSAQ-VIT之上建立的更准确，无数据的VIT的更准确和无数据的量化框架。更具体地说，按照PSAQ-VIT中的贴片相似性度量，我们引入了一种自适应的教师学生策略，该策略促进了生成的样品的持续环节演变和量化的模型（学生），并在竞争性和互动方式下以竞争性和互动方式进行。完整的模型（教师），因此显着提高了量化模型的准确性。此外，没有辅助类别指导，我们采用了任务和模型独立的先验信息，使通用方案与广泛的视觉任务和模型兼容。对图像分类，对象检测和语义分割任务和PSAQ-VIT V2进行了各种模型进行了广泛的实验，并具有幼稚的量化策略，并且没有访问现实世界数据，从而始终取得了竞争性的结果，显示出潜力作为强大的基线的潜力关于VIT的无数据量化。例如，使用SWIN-S作为（骨干）模型，8位量化达到ImageNet上的82.13 TOP-1精度，50.9盒AP和可可的44.1 Mask AP，而ADE20K上的47.2 miOU。我们希望准确，一般的PSAQ-VIT V2可以作为涉及敏感数据的现实应用程序中的潜在和实践解决方案。代码将在以下网址发布并合并：https：//github.com/zkkli/psaq-vit。

视觉变压器（VIT）显示了计算机视觉任务的快速进步，在各种基准上取得了令人鼓舞的结果。但是，由于参数和模型设计的数量大量，例如注意机制，基于VIT的模型通常比轻型卷积网络慢。因此，为实时应用程序部署VIT特别具有挑战性，尤其是在资源受限的硬件（例如移动设备）上。最近的努力试图通过网络体系结构搜索或与Mobilenet块的混合设计来降低VIT的计算复杂性，但推理速度仍然不令人满意。这导致了一个重要的问题：变形金刚在获得高性能的同时可以像Mobilenet一样快吗？为了回答这一点，我们首先重新审视基于VIT的模型中使用的网络体系结构和运营商，并确定效率低下的设计。然后，我们引入了一个尺寸一致的纯变压器（无需Mobilenet块）作为设计范式。最后，我们执行以延迟驱动的缩小，以获取一系列称为EfficityFormer的最终模型。广泛的实验表明，在移动设备上的性能和速度方面，有效形式的优势。我们最快的型号，EfficientFormer-L1，在ImagEnet-1k上获得$ 79.2 \％$ $ TOP-1的准确性，仅$ 1.6 $ MS推理潜伏期在iPhone 12上（与Coreml一起编译），该{运行速度与MobileNetV2 $ \ Times Times 1.4 $（ $ 1.6 $ MS，$ 74.7 \％$ top-1），我们最大的型号EfficientFormer-L7，获得了$ 83.3 \％$精度，仅$ 7.0 $ MS延迟。我们的工作证明，正确设计的变压器可以在移动设备上达到极低的延迟，同时保持高性能。

视觉变压器（VIT）用作强大的视觉模型。与卷积神经网络不同，在前几年主导视觉研究，视觉变压器享有捕获数据中的远程依赖性的能力。尽管如此，任何变压器架构的组成部分，自我关注机制都存在高延迟和低效的内存利用，使其不太适合高分辨率输入图像。为了缓解这些缺点，分层视觉模型在非交错的窗口上局部使用自我关注。这种放松会降低输入尺寸的复杂性;但是，它限制了横窗相互作用，损害了模型性能。在本文中，我们提出了一种新的班次不变的本地注意层，称为查询和参加（QNA），其以重叠的方式聚集在本地输入，非常类似于卷积。 QNA背后的关键想法是介绍学习的查询，这允许快速高效地实现。我们通过将其纳入分层视觉变压器模型来验证我们的层的有效性。我们展示了速度和内存复杂性的改进，同时实现了与最先进的模型的可比准确性。最后，我们的图层尺寸尤其良好，窗口大小，需要高于X10的内存，而不是比现有方法更快。