视觉变压器最近在各种计算机视觉任务上取得了巨大成功。然而，他们的高模型复杂性使部署在资源约束设备上的挑战。量化是一种有效的方法，可以减少模型复杂性，并且可以在模型部署期间解决数据隐私和安全问题的无数据量化已获得广泛的兴趣。不幸的是，所有现有的方法（例如BN正则化）都是为卷积神经网络而设计的，不能应用于具有明显不同模型体系结构的视觉变压器。在本文中，我们提出了PSAQ-VIT，这是视觉变压器的贴片相似性无数据量化框架，以根据视觉变压器的唯一属性来生成“现实”样品，以校准量化参数。具体而言，我们分析了自我发场模块的特性，并在处理高斯噪声和真实图像的处理中揭示了一般差异（斑块相似性）。以上见解指导我们设计一个相对值度量，以优化高斯噪声以近似真实的图像，然后将其用于校准量化参数。对各种基准进行了广泛的实验和消融研究，以验证PSAQ-VIT的有效性，这甚至可以优于实现DATA驱动的方法。

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。

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.

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％）。

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％。

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。

视觉变压器（VIT）在各种计算机视觉应用程序上都达到了最先进的性能。但是，这些模型具有相当大的存储和计算开销，使其部署和对边缘设备的有效推断充满了挑战。量化是降低模型复杂性的一种有前途的方法。不幸的是，现有的量化VIT的努力是模拟量化（又称假量化），该量化在推理过程中仍然是浮点算术的，因此对模型加速度无济于事。在本文中，我们提出了I-VIT，即VIT的仅整数量化方案，以使VIT能够使用整数操作和位移动和无浮点操作执行整个推理的计算图。在I-VIT中，线性操作（例如，矩阵和密集）遵循具有二元算术的仅整数管道，而非线性操作（例如，SoftMax，Gelu和Layernorm和Layernorm）近似于提议的轻量级近似算术方法。特别是，I-Vit应用了所提出的ShiftMax和ShiftGelu，它们旨在使用整数位移动来近似相应的浮点操作。我们在各种基准模型上评估了I-VIT，结果表明，仅整数INT8量化具有与完整精确（FP）基线相当（甚至更高）的精度。此外，我们在GPU的整数算术单元上使用TVM进行实用的硬件部署，与FP模型相比，实现了3.72〜4.11 $ \ times $推理的速度。

最近，生成的数据无量子化作为一种​​实用的方法，将神经网络压缩到低位宽度而不访问真实数据。它通过利用其全精密对应物的批量归一化（BN）统计来生成数据来量化网络。然而，我们的研究表明，在实践中，BN统计的合成数据在分布和样品水平时严重均匀化，这导致量化网络的严重劣化。本文提出了一种通用不同的样本生成（DSG）方案，用于生成无数据的训练后量化和量化感知培训，以减轻有害的均质化。在我们的DSG中，我们首先将统计对齐缩写为BN层中的功能，以放宽分配约束。然后，我们加强特定BN层对不同样品的损失影响，并抑制了生成过程中样品之间的相关性，分别从统计和空间角度分别多样化样本。广泛的实验表明，对于大规模的图像分类任务，我们的DSG可以始终如一地优于各种神经结构上的现有数据无数据量化方法，尤其是在超低比特宽度下（例如，在W4A4设置下的22％的增益下）。此外，由我们的DSG引起的数据多样化引起了各种量化方法的一般增益，证明了多样性是无数据量化的高质量合成数据的重要特性。

量化已成为压缩和加速神经网络最普遍的方法之一。最近，无数据量化已被广泛研究作为实用和有前途的解决方案。它根据FP32批量归一化（BN）统计，合成校准量化模型的数据，并显着降低了传统量化方法中实际训练数据的沉重依赖性。不幸的是，我们发现在实践中，BN统计的合成数据在分配水平和样品水平上具有严重均匀化，并且进一步引起量化模型的显着性能下降。我们提出了各种样品生成（DSG）方案，以减轻均质化引起的不利影响。具体而言，我们松弛BN层中的特征统计的对准，以在分配水平处放宽约束，并设计一个层状增强，以加强针对不同的数据样本的特定层。我们的DSG方案是多功能的，甚至能够应用于现代训练后的训练后的量化方法，如亚马逊。我们评估大规模图像分类任务的DSG方案，并始终如一地获得各种网络架构和量化方法的显着改进，特别是当量化到较低位时（例如，在W4A4上的高达22％）。此外，从增强的多样性受益，综合数据校准的模型均接近通过实际数据校准的那些，甚至在W4A4上越优于它们。

The complicated architecture and high training cost of vision transformers urge the exploration of post-training quantization. However, the heavy-tailed distribution of vision transformer activations hinders the effectiveness of previous post-training quantization methods, even with advanced quantizer designs. Instead of tuning the quantizer to better fit the complicated activation distribution, this paper proposes NoisyQuant, a quantizer-agnostic enhancement for the post-training activation quantization performance of vision transformers. We make a surprising theoretical discovery that for a given quantizer, adding a fixed Uniform noisy bias to the values being quantized can significantly reduce the quantization error under provable conditions. Building on the theoretical insight, NoisyQuant achieves the first success on actively altering the heavy-tailed activation distribution with additive noisy bias to fit a given quantizer. Extensive experiments show NoisyQuant largely improves the post-training quantization performance of vision transformer with minimal computation overhead. For instance, on linear uniform 6-bit activation quantization, NoisyQuant improves SOTA top-1 accuracy on ImageNet by up to 1.7%, 1.1% and 0.5% for ViT, DeiT, and Swin Transformer respectively, achieving on-par or even higher performance than previous nonlinear, mixed-precision quantization.

To obtain lower inference latency and less memory footprint of deep neural networks, model quantization has been widely employed in deep model deployment, by converting the floating points to low-precision integers. However, previous methods (such as quantization aware training and post training quantization) require original data for the fine-tuning or calibration of quantized model, which makes them inapplicable to the cases that original data are not accessed due to privacy or security. This gives birth to the data-free quantization method with synthetic data generation. While current data-free quantization methods still suffer from severe performance degradation when quantizing a model into lower bit, caused by the low inter-class separability of semantic features. To this end, we propose a new and effective data-free quantization method termed ClusterQ, which utilizes the feature distribution alignment for synthetic data generation. To obtain high inter-class separability of semantic features, we cluster and align the feature distribution statistics to imitate the distribution of real data, so that the performance degradation is alleviated. Moreover, we incorporate the diversity enhancement to solve class-wise mode collapse. We also employ the exponential moving average to update the centroid of each cluster for further feature distribution improvement. Extensive experiments based on different deep models (e.g., ResNet-18 and MobileNet-V2) over the ImageNet dataset demonstrate that our proposed ClusterQ model obtains state-of-the-art performance.

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

As a neural network compression technique, post-training quantization (PTQ) transforms a pre-trained model into a quantized model using a lower-precision data type. However, the prediction accuracy will decrease because of the quantization noise, especially in extremely low-bit settings. How to determine the appropriate quantization parameters (e.g., scaling factors and rounding of weights) is the main problem facing now. Many existing methods determine the quantization parameters by minimizing the distance between features before and after quantization. Using this distance as the metric to optimize the quantization parameters only considers local information. We analyze the problem of minimizing local metrics and indicate that it would not result in optimal quantization parameters. Furthermore, the quantized model suffers from overfitting due to the small number of calibration samples in PTQ. In this paper, we propose PD-Quant to solve the problems. PD-Quant uses the information of differences between network prediction before and after quantization to determine the quantization parameters. To mitigate the overfitting problem, PD-Quant adjusts the distribution of activations in PTQ. Experiments show that PD-Quant leads to better quantization parameters and improves the prediction accuracy of quantized models, especially in low-bit settings. For example, PD-Quant pushes the accuracy of ResNet-18 up to 53.08% and RegNetX-600MF up to 40.92% in weight 2-bit activation 2-bit. The code will be released at https://github.com/hustvl/PD-Quant.

本文探讨了从视觉变压器查找最佳子模型的可行性，并引入了纯Vision变压器减肥（VIT-SLIM）框架，可以在跨多个维度从原始模型的端到端搜索这样的子结构，包括输入令牌，MHSA和MLP模块，具有最先进的性能。我们的方法基于学习和统一的L1稀疏限制，具有预定的因素，以反映不同维度的连续搜索空间中的全局重要性。通过单次训练方案，搜索过程非常有效。例如，在DeIT-S中，VIT-SLIM仅需要〜43 GPU小时进行搜索过程，并且搜索结构具有灵活的不同模块中的多维尺寸。然后，根据运行设备上的精度折叠折衷的要求采用预算阈值，并执行重新训练过程以获得最终模型。广泛的实验表明，我们的耐比可以压缩高达40％的参数和40％的视觉变压器上的40％拖鞋，同时在Imagenet上提高了〜0.6％的精度。我们还展示了我们搜索模型在几个下游数据集中的优势。我们的源代码将公开提供。

视觉变压器（VIV）及其变体（例如，Swin，PVT）在各种计算机视觉任务中取得了巨大的成功，这是由于他们学习远程语境信息的能力。层标准化（LN）是这些模型中的必要成分。然而，我们发现普通LN在不同位置处的令牌幅度，因为它标准化每个令牌内的嵌入物。变压器难以捕获诱导偏压，例如用LN的图像中的位置上下文。我们通过提出新的标准化器，称为动态令牌归一化（DTN）来解决这个问题，其中归一化在每个令牌（令牌）和跨不同的标记（令牌互补）中执行归一化。 DTN有几个优点。首先，它基于统一的制定，因此可以代表各种现有的归一化方法。其次，DTN学习在令牌内部和令牌间的互联网上标准化令牌，使变换器能够捕获全局上下文信息和本地位置上下文。 {第三，通过简单地更换LN层，DTN可以容易地插入各种视觉变压器，例如VIT，SWIN，PVT，Levit，T2T-VIT，BIGBIRD和REPLERER。广泛的实验表明，配备DTN的变压器始终如一地优于基线模型，具有最小的额外参数和计算开销。例如，DTN优于0.5 \％$ 0.5 \％$ - $ 1.2 \％$ 1.2 \％$ top-1在Imagenet上的准确性，超过1.2 $ - $ 1.4 $ box ap在Coco基准测试的对象检测中，达到2.3 \％$ - $ 3.9 \％$ mce在ImageNet-C上的鲁棒性实验，在远程竞技场上长浪列表中的0.5 \％$ 0.8 \％$ 0.8 \％。}代码将在\ url {https://github.com/wqshao126/dtn}公开。

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。

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％。

最近，视觉变压器（VIT）在计算机视野中连续建立了新的里程碑，而高计算和内存成本使其在工业生产中的传播困难。修剪是一种用于硬件效率的传统模型压缩范例，已广泛应用于各种DNN结构。尽管如此，它含糊不清，如何在vit结构上进行独家修剪。考虑三个关键点：结构特征，VITS的内部数据模式和相关边缘设备部署，我们利用输入令牌稀疏性并提出了一种计算感知软修剪框架，可以在扁平的vanilla变压器上设置。和CNN型结构，例如基于池的Vit（坑）。更具体地说，我们设计了一种基于动态关注的多头令牌选择器，它是一个轻量级模块，用于自适应实例 - 明智令牌选择。我们进一步引入了一种软修剪技术，它将选择器模块生成的较少的信息令牌集成到将参与后续计算的包令牌，而不是完全丢弃。我们的框架通过我们所提出的计算感知培训策略，我们通过特定边缘设备的准确性和计算限制之间的权衡。实验结果表明，我们的框架显着降低了VIT的计算成本，同时在图像分类上保持了可比性。此外，我们的框架可以保证所识别的模型，以满足移动设备和FPGA的资源规范，甚至在移动平台上实现DEIT-T的实时执行。例如，我们的方法在移动设备上减少了DEIT-T至26毫秒的延迟（26％$ \ SIM 41％的41％），在移动设备上，在0.25％$ \ sim $ 4％的ImageNet上的前1个精度高出4％。我们的代码即将发布。

无数据量化是一项将神经网络压缩到低位的任务，而无需访问原始培训数据。大多数现有的无数据量化方法导致由于不准确的激活剪辑范围和量化误差而导致严重的性能降解，尤其是对于低位宽度。在本文中，我们提出了一种简单而有效的无数据量化方法，具有准确的激活剪辑和自适应批准化。精确的激活剪辑（AAC）通过利用完全精确模型的准确激活信息来提高模型的准确性。自适应批准归一化首先建议通过自适应更新批处理层次来解决分布更改中的量化误差。广泛的实验表明，所提出的无数据量化方法可以产生令人惊讶的性能，在Imagenet数据集上达到RESNET18的64.33％的TOP-1准确性，绝对改进的3.7％优于现有的最新方法。

虽然最先进的视觉变压器模型实现了图像分类的有希望的结果，但它们是非常昂贵的并且需要许多GFLOPS。尽管可以通过减少网络中的令牌数量来降低视觉变压器的GFLOPS，但是没有对所有输入图像的最佳设置。因此，在这项工作中，我们引入了可分辨率的无参数自适应令牌采样（ATS）模块，可以插入任何现有的视觉变压器架构。通过评分和自适应采样重要令牌，在视觉变压器上实现视觉变压器。结果，令牌的数量不再静态，但是每个输入图像都变化。通过将ATS集成为当前变压器块内的附加层，我们可以将它们转换为具有自适应令牌的更高效的视觉变压器。由于ATS是一种无参数模块，因此它可以作为即插即用模块添加到从货架上的预制视觉变压器中，从而在没有任何额外训练的情况下减少他们的GFLOP。但是，由于其可分辨动的设计，人们还可以培训配有ATS的视觉变压器。通过将其添加到多个最先进的视觉变压器，我们在想象成数据集上进行评估。我们的评估表明，通过将计算成本（GFLOPS）降低37％，在保留准确性时，该模块通过降低了37％，提高了最先进的模块。