摘要：今天，發(fā)布了一個新的優(yōu)化工具包一套可以讓開發(fā)者，無論是新手還是高級開發(fā)人員，都可以使用來優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)模型以進(jìn)行部署和執(zhí)行的技術(shù)。對于相關(guān)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，這可以實現(xiàn)最多倍的壓縮和倍的執(zhí)行速度提升。

今天，TensorFlow發(fā)布了一個新的優(yōu)化工具包：一套可以讓開發(fā)者，無論是新手還是高級開發(fā)人員，都可以使用來優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)模型以進(jìn)行部署和執(zhí)行的技術(shù)。

這些技術(shù)對于優(yōu)化任何用于部署的TensorFlow模型都非常有用。特別是對于在內(nèi)存緊張、功耗限制和存儲有限的設(shè)備上提供模型的TensorFlow Lite開發(fā)人員來說，這些技術(shù)尤其重要。

關(guān)于TensorFlow Lite，這里有更多教程：https://www.tensorflow.org/mobile/tflite/

優(yōu)化模型以減小尺寸，降低延遲和功耗，同時使精度損失可以忽略不計

這次添加支持的第一個技術(shù)是向TensorFlow Lite轉(zhuǎn)換工具添加post-training模型量化（post-training quantization）。對于相關(guān)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，這可以實現(xiàn)最多4倍的壓縮和3倍的執(zhí)行速度提升。

通過量化模型，開發(fā)人員還將獲得降低功耗的額外好處。這對于將模型部署到手機(jī)之外的終端設(shè)備是非常有用的。

啟用 post-training quantization

post-training quantization技術(shù)已集成到TensorFlow Lite轉(zhuǎn)換工具中。入門很簡單：在構(gòu)建了自己的TensorFlow模型之后，開發(fā)人員可以簡單地在TensorFlow Lite轉(zhuǎn)換工具中啟用“post_training_quantize”標(biāo)記。假設(shè)保存的模型存儲在saved_model_dir中，可以生成量化的tflite flatbuffer：

1converter=tf.contrib.lite.TocoConverter.from_saved_model(saved_model_dir)

2converter.post_training_quantize=True

3tflite_quantized_model=converter.convert()

4open(“quantized_model.tflite”, “wb”).write(tflite_quantized_model)

我們提供了教程詳細(xì)介紹如何執(zhí)行此操作。將來，我們的目標(biāo)是將這項技術(shù)整合到通用的TensorFlow工具中，以便可以在TensorFlow Lite當(dāng)前不支持的平臺上進(jìn)行部署。

教程：

https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/master/tensorflow/contrib/lite/tutorials/post_training_quant.ipynb

post-training 量化的好處

模型大小縮小4倍

模型主要由卷積層組成，執(zhí)行速度提高10-50％

基于RNN的模型可以提高3倍的速度

由于減少了內(nèi)存和計算需求，預(yù)計大多數(shù)模型的功耗也會降低

有關(guān)模型尺寸縮小和執(zhí)行時間加速，請參見下圖（使用單核心在Android Pixel 2手機(jī)上進(jìn)行測量）。

圖1：模型大小比較：優(yōu)化的模型比原來縮小了4倍

圖2：延遲比較：優(yōu)化后的模型速度提高了1.2到1.4倍

這些加速和模型尺寸的減小對精度影響很小。一般來說，對于手頭的任務(wù)來說已經(jīng)很小的模型（例如，用于圖像分類的mobilenet v1）可能會發(fā)生更多的精度損失。對于這些模型，我們提供預(yù)訓(xùn)練的完全量化模型（fully-quantized models）。

圖3：精度比較：除 mobilenets外，優(yōu)化后的模型的精度下降幾乎可以忽略不計

我們希望在未來繼續(xù)改進(jìn)我們的結(jié)果，請參閱模型優(yōu)化指南以獲得的測量結(jié)果。

模型優(yōu)化指南：

https://www.tensorflow.org/performance/model_optimization

post-training quantization的工作原理

在底層，我們通過將參數(shù)（即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重）的精度從訓(xùn)練時的32位浮點(diǎn)表示降低到更小、更高效的8位整數(shù)表示來運(yùn)行優(yōu)化（也稱為量化）。 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱post-training量化指南。

post-training量化指南：

https://www.tensorflow.org/performance/post_training_quantization

這些優(yōu)化將確保將最終模型中精度降低的操作定義與使用fixed-point和floating-point數(shù)學(xué)混合的內(nèi)核實現(xiàn)配對。這將以較低的精度快速執(zhí)行最繁重的計算，但是以較高的精度執(zhí)行最敏感的計算，因此通常會導(dǎo)致任務(wù)的最終精度損失很小，甚至沒有損失，但相比純浮點(diǎn)執(zhí)行而言速度明顯提高。

對于沒有匹配的“混合”內(nèi)核的操作，或者工具包認(rèn)為必要的操作，它會將參數(shù)重新轉(zhuǎn)換為更高的浮點(diǎn)精度以便執(zhí)行。有關(guān)支持的混合操作的列表，請參閱post-training quantizaton頁面。

未來的工作

我們將繼續(xù)改進(jìn)post-training量化技術(shù)以及其他技術(shù)，以便更容易地優(yōu)化模型。這些將集成到相關(guān)的TensorFlow工作流中，使它們易于使用。

post-training量化技術(shù)是我們正在開發(fā)的優(yōu)化工具包的第一個產(chǎn)品。我們期待得到開發(fā)者的反饋。

原文鏈接：

https://medium.com/tensorflow/introducing-the-model-optimization-toolkit-for-tensorflow-254aca1ba0a3?linkId=57036398

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