1.理解MobileNetV2
2.retinanet 网络详解
3.[转]Megatron-LM源码系列(八)： Context Parallel并行
4.mmdetection源码阅读笔记：ResNet
5.PyTorch 源码分析(三）：torch.nn.Norm类算子

理解MobileNetV2

       和MobielNetV1相比，交交易 MobileNet V2 仍使用深度可分离卷积，易所源码但其主要构成模块如下图1所示：

       这次block中有三个卷积层，所完作者分别将其称之为1 x 1 expansion layer、整源3 x 3 depthwise convolution和1 x 1 projection layer。交交易后两层其实就是易所源码同花顺技术源码V1中的depthwise convolution和1×1 pointwise convolution layer，只不过在V2中，所完作者后者称为1 x 1 projection layer，整源并有不同的交交易作用。下面就来看看，易所源码两者的所完差异究竟在哪里。

       在V1中，整源逐点卷积要么使通道数保持不变，交交易要么使通道数翻倍。易所源码 在V2中，所完情况恰恰相反：它使通道数变小。 这就是为什么现在将该层称为投影层( Projection Layer)的原因：它将具有大量维（通道）的数据投影到具有较少维数的张量中。

       例如，depthwise convolution可以在具有个通道的张量上工作，然后projection layer张量缩小至个通道。这种层也称为bottleneck layer，因为它减少了流经网络的数据量。（这就体现了“bottleneck residual block”名称的一部分：每个块的输出都是瓶颈。）

       此外，bottleneck residual block的第一层是新出现的，也就是expansion layer。 它也是1×1卷积， 其目的是在数据进入深度卷积之前扩展数据中的通道数。 因此，expansion layer始终具有比输入通道更多的输出通道（与projection layer相反）。

       Expansion layer将通道数扩展多少倍，这个由扩展因子(expansion factor)给出。合并即涨源码 这也是调整不同架构的超参数之一， 默认扩展因子为6。

       例如图2所示，如果有一个具有个通道的张量进入一个bottleneck residual block，则expansion layer首先将其转换为具有 x 6 = 个通道的新张量。 接下来，depthwise convolution将其滤波器应用于该通道张量。 最后，projection layer将个过滤后的通道投影回较小的数量，比如说个。

       因此，bottleneck residual block的输入和输出是低维张量，而block内发生的滤波步骤是在高维张量上完成的。

       思考一下，这样做的好处是什么？

       Bottleneck residual block体现了其还存在另一部分，那就是逆残差连接(inverted residual connection)，这也是MobileNetV2与MobileNetV1的不同之处。就像在ResNet中一样，它的存在是为了帮助梯度流过网络。只有当进入block的通道数与从block出来的通道数相同时（如图2），才使用inverted residual connection，但并非总是如此，因为每隔几个块输出通道就增加一次。

       一般来说，每个层都有批量归一化，激活层则是ReLU6。 但是，projection layer的输出没有应用激活功能。作者发现，在该层之后使用非线性激活，实际上会破坏低维数据中有用的hadoop的部分源码信息。

       这样，MobileNet V2将连续包含个这样的block，然后是规则的1×1卷积、全局平均池化层和分类层。

       注意：第一个block稍有不同，它使用具有个通道的常规3×3卷积代替扩展层。

       具体架构也可见下表。t是扩展因子，c是输出通道数，n是block的重复次数，s是步长，depthwise convolution的卷积核大小均为3 x 3。

       V2体系结构的主要变化是残差连接和扩展/投影层。

       对于这种模型，通道数随时间增加，空间尺寸也会相应减少。 但总体而言，由于构成块之间连接的瓶颈层，张量保持相对较小，。如图3所示，我们可以看到数据流经V2网络的情况。

       相比之下，V1就使其张量变得更大（最大为7×7×）。

       使用低维张量是减少计算量的关键。 毕竟，张量越小，卷积层要做的乘法就越少。

       但是，仅使用低维张量并不能获得很好的效果！

       因为应用卷积层过滤低维张量将无法提取大量信息。c ui界面 源码 考虑到这个因素，作者首先使用了expansion layer，得到大张量，s使用depthwise convolution对数据进行过滤；然后使用projection layer减小张量。可以说在这方面， MobileNet V2的模块设计做到了两全其美。

       举例如图4所示，将块之间流动的低维数据视为真实数据的压缩包。Expansion layer充当解压缩器，它首先将数据还原为完整格式，然后depthwise layer执行重要的滤波工作，最后projection layer将数据压缩以使其再次变小 。

       通过学习扩展层和投影层的参数，模型能够在网络的每个阶段最佳地（解）压缩数据。

       至此，我们也就能理解，为什么作者将文中的残差连接方式称为“inverted residuals”，我们可以比较一下normal和inverted残差块的区别，如图5所示。

       图5中，使用阴影线标记的block后面没有非线性层，通过每个block的宽度来表示相对通道数量。

       我们首先从学习的参数和所需的计算量开始，比较MobileNet V1和V2模型的大小。

       数据来源于 V1和 V2，它们采用的width multiplier均为1.0，数据越小代表效果越好。

       MACs是乘法累加运算，这可测量对单张× RGB图像进行推理所需的计算量。图像越大，需要的hadoop项目实战源码MAC越多。

       仅从MAC数量来看，V2的速度应该几乎是V1的两倍。 但是，这不仅仅涉及计算数量。 在移动设备上，内存访问比计算慢得多。 不过，这里V2也有优势：它的参数量只有V1的％。

       接下来是准确率的比较。

       这里的Top-1 Accuracy和Top-5 Accuracy是在 ImageNet上获得的， 源代码作者声称结果来自与测试集，但查看代码后，结果似乎是从,张图像的验证集上获得的。

       其实，比较模型之间的准确度可能会产生误导，因为我们需要准确了解模型的评估方式。 为了获得上述数字，将图像的中心区域裁剪到包含原始图像的.5％的区域，然后将该裁剪的大小调整为×像素。

       为了验证V1和V2在语义分割方面的能力，作者选用了PASCAL VOC dataset用来验证，（1）V1和V2分别作为DeepLabv3的特征提取器，（2）简化了DeepLabv3训练头，来加快计算，（3）使用了不同的推理策略来优化运行效果。验证的结果如下表所示。

       我们能够得到以下分析结果：

       （1）某些推理策略，比如多尺度输入、增加左右翻转的图像，会极大增加乘法累加量，因此不适合于移动设备的应用；

       （2）使用output stride = 的效率要比output stride = 8的效率高；

       （3）MobileNetV1已经是强大的功能提取器，其所需的乘法累加量比ResNet- 少4.9-5.7倍；

       （4）在MobileNetV2的倒数第二个特征图后构建DeepLabv3训练头的效率更高，因为倒数第二个特征图包含个通道，而不是个。因此，在获得类似性能的情况下，但是MobileNetV2所需的运算量比MobileNetV1少2.5倍。

       （5）DeepLabv3原先的分割头十分消耗计算力，若删除ASPP模块能够显著降低计算量，但性能只会略微下降。

retinanet 网络详解

       主干网络采用ResNet作为backbone。

       FPN层：输入照片尺寸为x，经过池化层后，通过ResNet网络提取特征，得到四个不同尺度的特征图，分别为layer1, layer2, layer3, layer4。源代码中的尺度融合从layer2层开始，经过尺度融合后得到f3, f4, f5, f6, f7五个不同尺度的特征层。

       一、Focal Loss：Retinanet网络的核心是Focal Loss，它在精度上超越了two-stage网络的精度，在速度上超越了one-stage网络的速度，首次实现了对二阶段网络的全面超越。

       Focal Loss是在二分类交叉熵的基础上进行修改，首先回顾一下二分类交叉熵损失。在训练过程中，正样本所占的损失权重较大，负样本所占的损失权重较小。然而，由于负样本的数量较多，即使权重较小，但大量样本数量叠加后同样带来很大的损失，导致在训练迭代过程中难以优化到最优状态。因此，Focal Loss在此基础上进行了改进。

       Focal Loss损失：论文中指出gamma=2.0, alpha=0.。当预测样本为简单正样本时，假设p=0.9，(1-p)的gamma次方会变得很小，因此损失函数值会变得非常小。对于负样本而言，当预测概率为0.5时，损失只减少0.倍，因此损失函数更加关注这类难以区分的样本。

       二、源代码讲解：model.py、anchors.py、losses.py、dataloader.py、train.py以上部分均为个人理解，如有错误欢迎各位批评指正。

       目前已实现口罩数据集检测，效果如下：

[转]Megatron-LM源码系列(八)： Context Parallel并行

       原文链接： Megatron-LM源码系列(八)： Context Parallel并行

       Context Parallel并行(CP)与sequence并行(SP)相比，核心差异在于SP只针对Layernorm和Dropout输出的activation在sequence维度进行切分，而CP则进一步扩展，对所有input输入和所有输出activation在sequence维度上进行切分，形成更高效的并行处理策略。除了Attention模块外，其他如Layernorm、Dropout等模块在CP并行中无需任何修改，因为它们在处理过程中没有涉及多token间的交互。

       Attention模块之所以特殊，是因为在计算过程中，每个token的查询(query)需要与同一sequence中其他token的键(key)和值(value)进行交互计算，存在内在依赖性。因此，在进行CP并行时，计算开始前需要通过allgather通信手段获取所有token的KV向量，反向计算时则通过reduce_scatter分发gradient梯度。

       为了降低显存使用，前向计算阶段每个GPU仅保存部分KV块，反向阶段则通过allgather通信获取全部KV数据。这些通信操作在特定的rank位置（相同TP组内）进行，底层通过send和recv等操作实现allgather和reduce_scatter。

       以TP2-CP2的transformer网络为例，CP并行的通信操作在Attention之前执行，其他则为TP通信。AG表示allgather，RS表示reduce_scatter，AG/RS表示前向allgather反向reduce_scatter，RS/AG表示前向reduce_scatter反向allgather。

       TP2对应为[GPU0, GPU1], [GPU2, GPU3]，CP2指的就是TP组相同位置的rank号，即[GPU0, GPU2], [GPU1, GPU3]。CP并行类似于Ring Attention，但提供了OSS与FlashAttention版本，并去除了冗余的low-triangle causal masking计算。

       LLM常因序列长度过长而导致显存耗尽（OOM）。传统解决方法包括重计算或扩大TP（tensor parallel）大小，但各自存在计算代价增加或线性fc计算时间减少与通信难以掩盖的问题。CP则能更高效地解决这一问题，每个GPU处理一部分序列，同时减少CP倍的通信和计算量，同时保持TP不变，使得activation量也减少CP倍。性能优化结果展示于图表中，用户可通过指定--context-parallel-size在Megatron中实现CP。

       具体源码实现以Megatron-Core 0.5.0版本为例进行说明。

       

参考资料：

[链接]

mmdetection源码阅读笔记：ResNet

       ResNet，作为mmdetection中backbone的基石，其重要性不言而喻，它是人工智能领域引用最频繁的论文之一，微软亚洲研究院的杰作。自年提出以来，ResNet一直是目标检测领域最流行的backbone之一，其核心是通过残差结构实现更深的网络，解决深度网络退化的问题。

       ResNet的基本原理是利用残差结构，通过1×1、3×3和1×1的卷积单元，如BasicBlock和BottleneckBlock，来构建不同版本的网络，如resnet-到resnet-，它们在基本单元和层数上有所区别。在mmdetection的实现中，从conv2到conv5主要由res_layer构成，其中下采样策略是关键，不同版本的网络在layer1之后的下采样位置有所不同。

       ResLayer的构造函数是理解mmdetection中ResNet的关键，它涉及内存优化技术，如torch.utils.checkpoint，通过控制函数的运行方式来节省内存，但可能增加反向传播计算时间。此外，对norm层的处理也体现了与torchvision预训练模型的兼容性。

       最后，ResNet的make_stage_plugins方法允许在核心结构中插入拓展组件，这增加了模型的灵活性。总的来说，ResNet的源码阅读揭示了其设计的巧妙和灵活性，是理解深度学习模型架构的重要一步。

PyTorch 源码分析(三）：torch.nn.Norm类算子

       PyTorch源码详解(三)：torch.nn.Norm类算子深入解析

       Norm类算子在PyTorch中扮演着关键角色，它们包括BN（BatchNorm）、LayerNorm和InstanceNorm。

       1. BN/LayerNorm/InstanceNorm详解

       BatchNorm（BN）的核心功能是对每个通道（C通道）的数据进行标准化，确保数据在每个批次后保持一致的尺度。它通过学习得到的gamma和beta参数进行缩放和平移，保持输入和输出形状一致，同时让数据分布更加稳定。

       gamma和beta作为动态调整权重的参数，它们在BN的学习过程中起到至关重要的作用。

       2. Norm算子源码分析

       继承关系：Norm类在PyTorch中具有清晰的继承结构，子类如BatchNorm和InstanceNorm分别继承了其特有的功能。

       BN与InstanceNorm实现：在Python代码中，BatchNorm和InstanceNorm的实例化和计算逻辑都包含对输入数据的2D转换，即将其分割为M*N的矩阵。

       计算过程：在计算过程中，首先计算每个通道的均值和方差，这是这些标准化方法的基础步骤。

       C++侧的源码洞察

       C++实现中，对于BatchNorm和LayerNorm，代码着重于处理数据的标准化操作，同时确保线程安全，通过高效的数据视图和线程视图处理来提高性能。