本文提出了一种新颖的统一特征优化(UFO)范式,用于训练和在现实世界和大规模场景下进行深层模型,这需要集合多个AI功能。不明飞行物的目标是通过对所有任务进行大规模预修。与众所周知的基础模型相比,UFO具有两个不同的重点,即相对较小的模型大小,没有适应性成本:1)UFO以多任务学习方式将广泛的任务挤入中等尺寸的统一模型中并在转移到下游任务时进一步修剪模型大小。 2)不明飞行物不强调转移到新任务。相反,它旨在使修剪模型专门用于一个或多个已经看到的任务。有了这两个特征,UFO为灵活的部署提供了极大的便利,同时保持了大规模预处理的好处。 UFO的一个关键优点是修剪过程不仅可以减少模型的大小和推理消耗,而且还提高了某些任务的准确性。具体而言,UFO考虑了多任务培训,并对统一模型产生了两倍的影响:一些密切相关的任务具有相互利益,而某些任务相互冲突。不明飞行物设法通过新颖的网络体系结构搜索(NAS)方法来减少冲突并保留相互利益。对各种深度表示学习任务(即面部识别,人重新识别,车辆重新识别和产品检索)的实验表明,从UFO中修剪的模型比单件任务训练的对应物更高,但却具有更高的准确性较小的型号大小,验证不明飞行物的概念。此外,UFO还支持发布170亿个参数计算机视觉(CV)基础模型,该模型是该行业中最大的CV模型。
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神经体系结构搜索(NAS)是自动化有效图像处理DNN设计的强大工具。该排名已被倡导为NAS设计有效的性能预测指标。先前的对比方法通过比较架构对并预测其相对性能来解决排名问题。但是,它仅关注两个相关建筑之间的排名,而忽略了搜索空间的整体质量分布,这可能会遇到概括性问题。提出了一个预测因子,即专注于特定体系结构的全球质量层的神经体系结构排名,以解决由当地观点引起的此类问题。 NAR在全球范围内探索搜索空间的质量层,并根据其全球排名将每个人分类为他们所属的层。因此,预测变量获得了搜索空间的性能分布的知识,这有助于更轻松地将其排名能力推广到数据集。同时,全球质量分布通过根据质量层的统计数据直接对候选者进行采样,从而促进了搜索阶段,而质量层的统计数据没有培训搜索算法,例如增强型学习(RL)或进化算法(EA),因此简化了NAS管道并保存计算开销。拟议的NAR比在两个广泛使用的NAS研究数据集上的最先进方法取得了更好的性能。在NAS-Bench-101的庞大搜索空间中,NAR可以轻松地找到具有最高0.01 $ \ unicode {x2030} $ performance的架构。它还可以很好地概括为NAS Bench-201的不同图像数据集,即CIFAR-10,CIFAR-100和Imagenet-16-120,通过识别每个它们的最佳体系结构。
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In this paper, we show the surprisingly good properties of plain vision transformers for body pose estimation from various aspects, namely simplicity in model structure, scalability in model size, flexibility in training paradigm, and transferability of knowledge between models, through a simple baseline model dubbed ViTPose. Specifically, ViTPose employs the plain and non-hierarchical vision transformer as an encoder to encode features and a lightweight decoder to decode body keypoints in either a top-down or a bottom-up manner. It can be scaled up from about 20M to 1B parameters by taking advantage of the scalable model capacity and high parallelism of the vision transformer, setting a new Pareto front for throughput and performance. Besides, ViTPose is very flexible regarding the attention type, input resolution, and pre-training and fine-tuning strategy. Based on the flexibility, a novel ViTPose+ model is proposed to deal with heterogeneous body keypoint categories in different types of body pose estimation tasks via knowledge factorization, i.e., adopting task-agnostic and task-specific feed-forward networks in the transformer. We also empirically demonstrate that the knowledge of large ViTPose models can be easily transferred to small ones via a simple knowledge token. Experimental results show that our ViTPose model outperforms representative methods on the challenging MS COCO Human Keypoint Detection benchmark at both top-down and bottom-up settings. Furthermore, our ViTPose+ model achieves state-of-the-art performance simultaneously on a series of body pose estimation tasks, including MS COCO, AI Challenger, OCHuman, MPII for human keypoint detection, COCO-Wholebody for whole-body keypoint detection, as well as AP-10K and APT-36K for animal keypoint detection, without sacrificing inference speed.
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视觉变压器(VITS)在各种计算机视觉任务方面取得了令人印象深刻的性能。然而,与多头自我关注(MSA)层建模的全局相关性导致两个广泛认可的问题:大规模计算资源消耗和用于建模局部视觉模式的内在电感偏差。一个统一的解决方案是搜索是否用基于神经架构搜索(NAS)的修剪方法来替换具有卷积相对的电感偏差的一些MSA层。然而,将MSA和不同的候选卷积作业保持为单独的可训练路径,这导致昂贵的搜索成本和具有挑战性的优化。相反,我们提出了一种新的MSA和卷积操作之间的重量共享方案,并将搜索问题投射为查找在每个MSA层中使用的参数子集。重量分享方案还允许我们设计自动单路径视觉变压器修剪方法(SPVIT),以便将预先训练的VIS,精简和紧凑的混合模型中快速修剪,以显着降低的搜索成本,给定目标效率约束。我们对两个代表性毒性模型进行了广泛的实验,显示了我们的方法实现了有利的准确性效率折衷。代码可在https://github.com/zhuang-group/spvit使用。
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由生物学进化的动机,本文通过类比与经过验证的实践进化算法(EA)相比,解释了视觉变压器的合理性,并得出了两者都具有一致的数学表述。然后,我们受到有效的EA变体的启发,我们提出了一个新型的金字塔饮食式主链,该主链仅包含拟议的\ emph {ea-ea-lase transformer}(eat)块,该块由三个残留零件组成,\ ie,\ emph {多尺度区域聚集}(msra),\ emph {global and local互动}(GLI)和\ emph {feed-forward Network}(ffn)模块,以分别建模多尺度,交互和个人信息。此外,我们设计了一个与变压器骨架对接的\ emph {与任务相关的头}(TRH),以更灵活地完成最终信息融合,并\ emph {reviv} a \ emph {调制变形MSA}(MD-MSA),以动态模型模型位置。关于图像分类,下游任务和解释性实验的大量定量和定量实验证明了我们方法比最新方法(SOTA)方法的有效性和优越性。 \例如,我们的手机(1.8m),微小(6.1m),小(24.3m)和基地(49.0m)型号达到了69.4、78.4、83.1和83.9的83.9 TOP-1仅在Imagenet-1 K上接受NAIVE训练的TOP-1食谱; Eatformer微型/小型/基本武装面具-R-CNN获得45.4/47.4/49.0盒AP和41.4/42.9/44.2掩膜可可检测,超过当代MPVIT-T,SWIN-T,SWIN-T和SWIN-S,而SWIN-S则是0.6/ 1.4/0.5盒AP和0.4/1.3/0.9掩码AP分别使用较少的拖鞋;我们的Eatformer-small/base在Upernet上获得了47.3/49.3 MIOU,超过Swin-T/S超过2.8/1.7。代码将在\ url {https://https://github.com/zhangzjn/eatformer}上提供。
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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。
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多任务学习(MTL)通过在任务之间共享参数共同学习一组任务。这是降低存储成本的一种有希望的方法,同时提高许多计算机视觉任务的任务准确性。 MTL的有效采用面临两个主要挑战。第一个挑战是确定在任务中共享哪些参数,以优化内存效率和任务准确性。第二个挑战是在不需要耗时的手动重新实现和重要的域专业知识的情况下自动将MTL算法应用于任意CNN主链。本文通过开发第一个编程框架AutoMTL来应对挑战,该框架自动化有效的MTL模型开发为视觉任务。 AUTOMTL作为输入作为任意的骨干卷积神经网络(CNN)以及一组学习的任务,并自动生成一个多任务模型,该模型同时实现了高精度和较小的记忆足迹。在三个流行的MTL基准测试(CityScapes,NYUV2,Tiny-Taskonomy)上进行的实验证明了AutoMTL对最先进方法的有效性以及在CNN跨CNN的AutoMTL的普遍性。 AutOmtl是开源的,可在https://github.com/zhanglijun95/automtl上找到。
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神经体系结构搜索(NAS)的主要挑战之一是有效地对体系结构的性能进行排名。绩效排名者的主流评估使用排名相关性(例如,肯德尔的tau),这对整个空间都同样关注。但是,NAS的优化目标是识别顶级体系结构,同时对搜索空间中其他体系结构的关注更少。在本文中,我们从经验和理论上都表明,标准化的累积累积增益(NDCG)对于排名者来说是一个更好的指标。随后,我们提出了一种新算法Acenas,该算法直接通过Lambdarank优化NDCG。它还利用体重共享NAS产生的弱标签来预先培训排名,以便进一步降低搜索成本。对12个NAS基准和大规模搜索空间进行的广泛实验表明,我们的方法始终超过SOTA NAS方法,精度提高了3.67%,搜索成本降低了8倍。
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神经结构搜索(NAS)已被广泛采用设计准确,高效的图像分类模型。但是,将NAS应用于新的计算机愿景任务仍然需要大量的努力。这是因为1)以前的NAS研究已经过度优先考虑图像分类,同时在很大程度上忽略了其他任务; 2)许多NAS工作侧重于优化特定于任务特定的组件,这些组件不能有利地转移到其他任务; 3)现有的NAS方法通常被设计为“Proxyless”,需要大量努力与每个新任务的培训管道集成。为了解决这些挑战,我们提出了FBNetv5,这是一个NAS框架,可以在各种视觉任务中寻找神经架构,以降低计算成本和人力努力。具体而言,我们设计1)一个简单但包容性和可转换的搜索空间; 2)用目标任务培训管道解开的多址搜索过程; 3)一种算法,用于同时搜索具有计算成本不可知的多个任务的架构到任务数。我们评估所提出的FBNetv5目标三个基本视觉任务 - 图像分类,对象检测和语义分割。 FBNETV5在单一搜索中搜索的模型在所有三个任务中都表现优于先前的议定书 - 现有技术:图像分类(例如,与FBNetv3相比,在与FBNetv3相比的同一拖鞋下的1 + 1.3%Imageet Top-1精度。 (例如,+ 1.8%较高的Ade20k Val。Miou比SegFormer为3.6倍的拖鞋),对象检测(例如,+ 1.1%Coco Val。与yolox相比,拖鞋的1.2倍的地图。
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最近,已经成功地应用于各种遥感图像(RSI)识别任务的大量基于深度学习的方法。然而,RSI字段中深度学习方法的大多数现有进步严重依赖于手动设计的骨干网络提取的特征,这严重阻碍了由于RSI的复杂性以及先前知识的限制而受到深度学习模型的潜力。在本文中,我们研究了RSI识别任务中的骨干架构的新设计范式,包括场景分类,陆地覆盖分类和对象检测。提出了一种基于权重共享策略和进化算法的一拍架构搜索框架,称为RSBNet,其中包括三个阶段:首先,在层面搜索空间中构造的超空网是在自组装的大型中预先磨削 - 基于集合单路径培训策略进行缩放RSI数据集。接下来,预先培训的SuperNet通过可切换识别模块配备不同的识别头,并分别在目标数据集上进行微调,以获取特定于任务特定的超网络。最后,我们根据没有任何网络训练的进化算法,搜索最佳骨干架构进行不同识别任务。对于不同识别任务的五个基准数据集进行了广泛的实验,结果显示了所提出的搜索范例的有效性,并证明搜索后的骨干能够灵活地调整不同的RSI识别任务并实现令人印象深刻的性能。
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功能提取器在文本识别(TR)中起着至关重要的作用,但是由于昂贵的手动调整,自定义其体系结构的探索相对较少。在这项工作中,受神经体系结构搜索(NAS)的成功启发,我们建议搜索合适的功能提取器。我们通过探索具有良好功能提取器的原理来设计特定于域的搜索空间。该空间包括用于空间模型的3D结构空间和顺序模型的基于转换的空间。由于该空间是巨大且结构复杂的,因此无法应用现有的NAS算法。我们提出了一种两阶段算法,以有效地在空间中进行搜索。在第一阶段,我们将空间切成几个块,并借助辅助头逐步训练每个块。我们将延迟约束引入第二阶段,并通过自然梯度下降从受过训练的超级网络搜索子网络。在实验中,进行了一系列消融研究,以更好地了解设计的空间,搜索算法和搜索架构。我们还将所提出的方法与手写和场景TR任务上的各种最新方法进行了比较。广泛的结果表明,我们的方法可以以较小的延迟获得更好的识别性能。
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神经体系结构搜索(NAS)是一种用于深度学习设计自动化的自动化体系结构工程方法,它是模型开发,选择,评估和性能估算的手动和错误过程的替代方法。但是,NAS的一个主要障碍是非常苛刻的计算资源需求和耗时的迭代,尤其是在数据集尺度时。在本文中,针对新兴视觉变压器(VIT),我们提出了NASHD,这是一种基于高度计算的监督学习模型,以对给定架构和配置的性能进行排名。与其他基于学习的方法不同,由于HDC体系结构的高平行处理,NASHD的速度更快。我们还评估了两个HDC编码方案:基于革兰氏阴性的NASHD的性能和效率。在来自不同范围的8个应用程序的Vimer-Ufo基准数据集上,NASHD记录可以对近100K视觉变压器模型的性能进行排名,而该模型的性能约为1分钟,同时仍可以通过复杂的模型来取得可比的结果。
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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。
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With the success of Vision Transformers (ViTs) in computer vision tasks, recent arts try to optimize the performance and complexity of ViTs to enable efficient deployment on mobile devices. Multiple approaches are proposed to accelerate attention mechanism, improve inefficient designs, or incorporate mobile-friendly lightweight convolutions to form hybrid architectures. However, ViT and its variants still have higher latency or considerably more parameters than lightweight CNNs, even true for the years-old MobileNet. In practice, latency and size are both crucial for efficient deployment on resource-constraint hardware. In this work, we investigate a central question, can transformer models run as fast as MobileNet and maintain a similar size? We revisit the design choices of ViTs and propose an improved supernet with low latency and high parameter efficiency. We further introduce a fine-grained joint search strategy that can find efficient architectures by optimizing latency and number of parameters simultaneously. The proposed models, EfficientFormerV2, achieve about $4\%$ higher top-1 accuracy than MobileNetV2 and MobileNetV2$\times1.4$ on ImageNet-1K with similar latency and parameters. We demonstrate that properly designed and optimized vision transformers can achieve high performance with MobileNet-level size and speed.
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神经体系结构搜索(NAS)最近在深度学习社区中变得越来越流行,主要是因为它可以提供一个机会,使感兴趣的用户没有丰富的专业知识,从而从深度神经网络(DNNS)的成功中受益。但是,NAS仍然很费力且耗时,因为在NAS的搜索过程中需要进行大量的性能估计,并且训练DNNS在计算上是密集的。为了解决NAS的主要局限性,提高NAS的效率对于NAS的设计至关重要。本文以简要介绍了NAS的一般框架。然后,系统地讨论了根据代理指标评估网络候选者的方法。接下来是对替代辅助NAS的描述,该NAS分为三个不同类别,即NAS的贝叶斯优化,NAS的替代辅助进化算法和NAS的MOP。最后,讨论了剩余的挑战和开放研究问题,并在这个新兴领域提出了有希望的研究主题。
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具有密集乘法的神经网络(NNS)(例如,卷积和变形金刚)具有饥饿的能力,阻碍了它们更广泛的部署到资源受限的设备中。因此,遵循节能硬件实施的共同实践的无乘法网络,以更有效的运算符(例如,位移位和加法)参数化NN,并引起了人们的关注。但是,从实现的准确性方面,无乘法网络的表现不足。为此,这项工作倡导混合NN,包括强大但昂贵的乘法和有效而强大的运营商来嫁给两全其美的运营商,并提出了ShiftAddnas,它们可以自动寻找更准确,更有效的NN。我们的ShiftAddnas突出了两个推动者。具体而言,它集成了(1)第一个混合搜索空间,该空间同时结合了基于乘法的和无乘法的运算符,以促进精确和有效的混合NNS的开发; (2)一种新型的重量共享策略,可以在遵循异质分布的不同操作员之间有效分享(例如,用于卷积的高斯与添加操作员的拉普拉斯人),并同时导致超级降低的超网尺寸和更好的搜索网络。对各种模型,数据集和任务的广泛实验和消融研究始终如一地验证了ShiftAddnas的功效,例如,与最先进的NN相比,获得的精度高达 +4.7%,或者+4.9更好的BLEU得分,而BLEU得分更好最多可提供93%或69%的能源和延迟节省。可以在https://github.com/rice-eic/shiftaddnas上获得代码和预估计的模型。
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可扩展的网络已经证明了它们在处理灾难性遗忘问题方面的优势。考虑到不同的任务可能需要不同的结构,最近的方法设计了通过复杂技能适应不同任务的动态结构。他们的例程是首先搜索可扩展的结构,然后训练新任务,但是,这将任务分为多个培训阶段,从而导致次优或过度计算成本。在本文中,我们提出了一个名为E2-AEN的端到端可训练的可自适应扩展网络,该网络动态生成了新任务的轻量级结构,而没有任何精确的先前任务下降。具体而言,该网络包含一个功能强大的功能适配器的序列,用于扩大以前学习的表示新任务的表示形式,并避免任务干扰。这些适配器是通过基于自适应门的修剪策略来控制的,该策略决定是否可以修剪扩展的结构,从而根据新任务的复杂性动态地改变网络结构。此外,我们引入了一种新颖的稀疏激活正则化,以鼓励模型学习具有有限参数的区分特征。 E2-aen可以降低成本,并且可以以端到端的方式建立在任何饲喂前架构上。关于分类(即CIFAR和VDD)和检测(即可可,VOC和ICCV2021 SSLAD挑战)的广泛实验证明了提出的方法的有效性,从而实现了新的出色结果。
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We revisit the one-shot Neural Architecture Search (NAS) paradigm and analyze its advantages over existing NAS approaches. Existing one-shot method, however, is hard to train and not yet effective on large scale datasets like ImageNet. This work propose a Single Path One-Shot model to address the challenge in the training. Our central idea is to construct a simplified supernet, where all architectures are single paths so that weight co-adaption problem is alleviated. Training is performed by uniform path sampling. All architectures (and their weights) are trained fully and equally. Comprehensive experiments verify that our approach is flexible and effective. It is easy to train and fast to search. It effortlessly supports complex search spaces (e.g., building blocks, channel, mixed-precision quantization) and different search constraints (e.g., FLOPs, latency). It is thus convenient to use for various needs. It achieves start-of-the-art performance on the large dataset ImageNet.Equal contribution. This work is done when Haoyuan Mu and Zechun Liu are interns at MEGVII Technology.
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深度神经网络的兴起为优化推荐系统提供了重要的驱动力。但是,推荐系统的成功在于精致的建筑制造,因此呼吁神经建筑搜索(NAS)进一步改善其建模。我们提出了NASREC,它是一种训练单个超级网的范式,并通过重量共享有效地产生丰富的模型/子构造。为了克服数据多模式和体系结构异质性挑战,NASREC建立了一个大型的超级网(即搜索空间),以搜索完整的体系结构,而SuperNet结合了多功能操作员的选择和密集的连接性选择,并使人类的密集连接性最小化。 Nasrec的规模和异质性在搜索中构成了挑战,例如训练效率低下,操作员不平衡和降级等级相关性。我们通过提出单操作员任何连接采样,操作员平衡互动模块和训练后微调来应对这些挑战。我们对三个点击率(CTR)预测基准测试的结果表明,NASREC可以胜过手动设计的模型和现有的NAS方法,从而实现最先进的性能。
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变压器是一种基于关注的编码器解码器架构,彻底改变了自然语言处理领域。灵感来自这一重大成就,最近在将变形式架构调整到计算机视觉(CV)领域的一些开创性作品,这已经证明了他们对各种简历任务的有效性。依靠竞争力的建模能力,与现代卷积神经网络相比在本文中,我们已经为三百不同的视觉变压器进行了全面的审查,用于三个基本的CV任务(分类,检测和分割),提出了根据其动机,结构和使用情况组织这些方法的分类。 。由于培训设置和面向任务的差异,我们还在不同的配置上进行了评估了这些方法,以便于易于和直观的比较而不是各种基准。此外,我们已经揭示了一系列必不可少的,但可能使变压器能够从众多架构中脱颖而出,例如松弛的高级语义嵌入,以弥合视觉和顺序变压器之间的差距。最后,提出了三个未来的未来研究方向进行进一步投资。
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