视觉Transformer模型压缩与加速策略综述:量化、低秩、蒸馏与剪枝

0 下载量 91 浏览量 更新于2024-08-03 收藏 679KB PDF 举报
本文是一篇深入研究视觉Transformer(ViT)模型压缩和加速策略的综述文章,由Feiyang Chen、Ziqian Luo、Lisang Zhou、Xueting Pan和Ying Jiang合作撰写,分别来自Coupang、Oracle和Bazaarvoice Inc.以及Carnegie Mellon University。ViT作为一种在计算机视觉任务中表现出色的新型架构,其广泛应用受到了计算资源消耗高和内存需求大的限制。为了克服这些挑战,作者探讨了四种主要的模型压缩技术:量化、低秩近似、知识蒸馏和剪枝。 1. **量化**:这是一种将模型参数从浮点数转换为整数或固定点数值的方法,以减少存储空间和计算复杂度。量化可以分为动态和静态两种方式,动态量化会根据输入数据调整量化范围,静态量化则采用预定义的范围。通过优化量化精度与资源效率之间的平衡,可以实现对ViT模型的高效部署。 2. **低秩近似**:利用矩阵分解技术,将Transformer的权重矩阵分解为两个或多个较小的因子,以降低模型参数数量。这样可以减少计算量,并在保持一定性能的前提下减小模型尺寸。研究者评估了不同秩选择和分解方法对ViT模型性能的影响。 3. **知识蒸馏**:这是一种转移学习策略,通过训练一个较小的模型(学生模型)来模仿一个大而复杂的模型(教师模型)的行为。在视觉Transformer中,可以将一个大规模的ViT作为教师,指导学生的轻量级模型学习更高效的特征表示。通过这种技术,可以在保持一定性能的同时缩小模型规模。 4. **剪枝**:通过删除或缩减模型中的冗余连接和参数,减少计算负担。文章详细分析了不同级别的结构化和非结构化剪枝方法,以及它们如何影响ViT的性能和运行速度。 作者系统地比较了这些技术的优缺点,并探索了它们在资源受限环境下的组合应用。通过全面的实验和分析,该研究为实际部署视觉Transformer提供了实用的指南,帮助开发者在保持模型性能的同时,有效地管理和优化资源消耗。这为视觉Transformer的广泛应用奠定了坚实的基础,促进了未来模型压缩和加速技术的进一步发展。