【PTQ】Cross-Layer Equalization跨层均衡-证明和实践详细解读

深入浅出图解Cross-Layer Equalization:从公式推导到NumPy手写实现,彻底搞懂权重均衡 本文深入解析Cross-Layer Equalization(CLE)技术在模型量化中的应用,从数学原理到NumPy实现,详细介绍了如何通过跨层均衡优化神经网络量化性能。文章涵盖CLE的数学基础、缩放因子推导、核心算法实现及实际应用注意事项,帮助开发者彻底理解并掌握这一关键技术。 阅读详情
AI摘要

本文对Cross-Layer Equalization跨层均衡进行解读,介绍符合规则的模型结构,阐述优化目标,通过公式推导解优化目标,还指出其存在只适合对称量化权重的PTQ方式、可能导致后量化效果差等限制和缺陷,最后展示实操结果,表明cle前后模型输出基本一致,权重更均衡。

Cross-Layer Equalization跨层均衡

aimet解读

符合规则的模型结构

  • 统一要求:单数据流,中间激活不流向其他地方
  • 概念说明:
    • Conv: gruoups=1的普通卷积,包括TransposedConv和Conv
    • DepthwiseConv: 深度可分离卷积,groups=in_channels, in_channels=out_channels。
  • cle均衡块:(相邻块的连接中间可能穿插Relu或者是Relu6等正缩放线性运算的算子)
    • Conv ==> Conv
    • Conv ==> DepthwiseConv ==> Conv
    • DepthwiseConv ==> Conv

优化目标

  • 前提说明:

    • 正缩放线性运算函数特性: f ( s x ) = s f ( x ) \begin{align} f(sx)=sf(x) \end{align} f(sx)=sf(x)​​,relu/relu6等算子符合该特性
    • 我们优化的函数总是以cle均衡块:Conv ==> Conv作为基础的情况,使用函数可表达为如下的函数
      h = f ( W ( 1 ) x + b ( 1 ) ) y = f ( W ( 2 ) h + b ( 2 ) ) y = f ( W ( 2 ) f ( W ( 1 ) x + b ( 1 ) ) + b ( 2 ) ) \begin{align} h=&f(W^{(1)}x+b^{(1)}) \\ y=&f(W^{(2)}h+b^{(2)}) \\ y=&f(W^{(2)}f(W^{(1)}x+b^{(1)})+b^{(2)}) \end{align} h=y=y=​f(W(1)x+b(1))f(W(2)h+b(2))f(W(2)f(W(1)x+b(1))+b(2))​​
    • 提出的优化目标和思路:
      • 出发点:cle的目的就是想要在模型推理结果不变的情况下,通过调整相连conv层的weight的每通道的权重,使得同一个weight的数值范围能够基本保持一致,这样能够让后续的per-layer量化效果能够和per-channel量化效果相当。
      • 思路:使用对角矩阵调整conv的每channel权重,使得该conv的每channel权重的数值范围range能够大致相同。而如何保证调整conv层权重后的模型推理运算结果不变,利用了正缩放线性运算函数特性。
    • 具体的权重调整公式如下所示:
      S = d i a g ( s i ) h = S f ( S − 1 W ( 1 ) x + S − 1 b ( 1 ) ) y = f ( W ( 2 ) S f ( S − 1 W ( 1 ) x + S − 1 b ( 1 ) ) + b ( 2 ) ) = f ( W ~ ( 2 ) f ( W ~ ( 1 ) x + b ~ ( 1 ) ) + b ( 2 ) ) \begin{align} S=&diag(s_{i}) \\ h=&Sf(S^{-1}W^{(1)}x+S^{-1}b^{(1)}) \\ y=&f(W^{(2)}Sf(S^{-1}W^{(1)}x+S^{-1}b^{(1)})+b^{(2)}) \\ =&f(\tilde{W}^{(2)}f(\tilde{W}^{(1)}x+\tilde{b}^{(1)})+b^{(2)}) \end{align} S=h=y==​diag(si​)Sf(S−1W(1)x+S−1b(1))f(W(2)Sf(S−1W(1)x+S−1b(1))+b(2))f(W~(2)f(W~(1)x+b~(1))+b(2))​​
    • 上述的推演公式可知如下的调整后的新的权重:
      • (9)公式:对应pre-layer(也就是第一个conv)的权重的调整,即对每output_channel上进行了对应的调整
      • (10)公式:对应cur-layer(也就是第二个conv)的权重的调整,即对每input_channel上进行了对应的调整
        W ~ ( 1 ) = S − 1 W ( 1 ) W ~ ( 2 ) = W ( 2 ) S b ~ ( 1 ) = S − 1 b ( 1 ) \begin{align} \tilde{W}^{(1)}=&S^{-1}W^{(1)} \\ \tilde{W}^{(2)}=&W^{(2)}S \\ \tilde{b}^{(1)}=&S^{-1}b^{(1)} \end{align} W~(1)=W~(2)=b~(1)=​S−1W(1)W(2)SS−1b(1)​​
    • 具体的优化目标:
      • 理想情况下,对于同一个权重而言,希望每channel权重的range同整个权重的range相等。

      • 因此提出如下的优化目标:

        • r ~ i ( 1 ) \tilde{r}^{(1)}_{i} r~i(1)​:表示每channel通道权重的数值范围(都是按照对称量化进行衡量的)
        • R ~ ( 1 ) \tilde{R}^{(1)} R~(1):表示每整个权重的数值范围
        • (13)公式:最终的优化目标,获得一个 S S S能够数值最大

        p ~ i ( 1 ) = r ~ i ( 1 ) R ~ ( 1 ) max ⁡ S ∑ i p ~ i ( 1 ) p ~ i ( 2 ) \begin{align} \tilde{p}^{(1)}_{i}=\frac{\tilde{r}^{(1)}_{i}}{\tilde{R}^{(1)}} \\ \mathop{\max}\limits_{S} \sum\limits_{i} \tilde{p}^{(1)}_{i} \tilde{p}^{(2)}_{i} \end{align}

【2】谷歌2021模型量化白皮书《A White Paper on Neural Network Quantization》 2021 google模型量化白皮书导读离线量化(PTQ) 量化范围设置、Cross-Layer Equalization 阅读详情

相关推荐

【论文分享】A White Paper on Neural Network Quantization【4、5】QAT部分和总结讨论

A White Paper on Neural Network Quantization【4、5】QAT部分和总结讨论

zoetu 1792

极智AI | 量化实现分享四:Data-Free Quantization 香不香?详解高通 DFQ 量化算法实现

大家好,我是极智视界,本文剖析一下高通 DFQ (Data-Free Quantization) 量化算法实现,以 Tengine 的实现为例。

极智视界 2116

26、神经网络量化技术:从后训练量化到量化感知训练

本文介绍了神经网络量化技术,重点讨论了后训练量化(PTQ)和量化感知训练(QAT)的关键方法与流程。内容涵盖跨层均衡(CLE)、偏差校正、AdaRound 等 PTQ 关键技术,并详细分析了 PTQ 标准流程及其在多个模型上的实验结果。对于低比特量化需求,进一步探讨了 QAT 的实现机制及 BN 折叠策略。通过这些技术,可以在保持模型精度的同时显著降低计算和存储成本,为实际部署提供高效解决方案。

beta5的博客 89

探讨AIMET训练后量化方法

探讨AIMET训练后量化方法

jacke121的专栏 2311

深度学习论文: Data-Free Quantization Through Weight Equalization and Bias Correction及其PyTorch实现

Data-Free Quantization Through Weight Equalization and Bias Correction PDF:https://openaccess.thecvf.com/content_ICCV_2019/papers/Nagel_Data-Free_Quantization_Through_Weight_Equalization_and_Bias_Correction_ICCV_2019_paper.pdf PyTorch: https://github.com/s

mingo_敏 1901

876-基于STM32的毫米波雷达智能睡眠监测系统

基于STM32的毫米波雷达智能睡眠监测系统通过非接触式毫米波雷达检测人体呼吸频率和体动次数,结合WIFI数据传输和OLED显示,实现睡眠质量分析与远程监控。系统核心功能包括生理参数采集、阈值设置、数据可视化及远程交互。

m0_50083169的博客 1543

统信UOS开发环境支持Java

集成了JDK和多种IDE,为开发者提供了从代码编写、编译、调试到部署的一站式开发解决方案。

RZer的博客 2254

ANSYS APDL学习(6):ANSYS APDL部分命令流介绍

介绍APDL 部分命令流

娱乐至上的博客 1万+

GaussDB本地安装手册(主备模式)

如果实例状态是Normal,则安装成功。三节点集中式配置文件。

Sebastien23的博客 2633

Cesium教程(十七):淹没分析

淹没分析是根据某片区域的地形及洪水流量速度,动态模拟该地形区域水位逐渐上涨的淹没过程。该功能可适用于山区、丘陵等地形起伏较大区域,模拟洪水涨到安全限定高度的淹没过程,为防洪水救灾提供一定的参考。此外,还可以为河谷地带修建水利工程设计与选址提供参考依据。

WwLK123的博客 3008

《Java开发及前端最全面试题-Offer直通车》目录

Java开发是需求最广,工资高的细分领域,同时也是会的人最多,有的公司招1个Java开发,要面试几十甚至上百面试者,同时要求很高,要求通晓技术栈很多及很深深度。如果你正准备面试,想要脱颖而出,那么《Java开发及前端最全面试题-Offer直通车》是你的不二选择。本书汇集了多篇超过1万字的精华内容,无论是Java基础、数据库、SpringBoot和SpringCloud等必问的,还是前端、k8s等容器和虚拟化和大数据各类技术面试,本书都为你提供了最全面的试题和参考答案。

大模型大数据攻城狮的专栏 1178

【100%通过率】华为OD机试真题 Python 实现【最多组合直角三角形个数】【2023 Q1 | 100分】

有N条线段,长度分别为a[1]-a[n]。 现要求你计算这N条线段最多可以组合成几个直角三角形。 每条线段只能使用一次,每个三角形包含三条线段。

MISAYAONE的博客 1万+

2026年医疗AI的可信革命全栈实现(上)

医疗AI可信化:贝叶斯网络与向量数据库的协同架构 本文探讨2026年医疗AI发展的关键转折点——从追求生成能力转向构建可信决策系统。核心观点认为,医疗AI下一阶段的竞争焦点在于不确定性量化和错误传播约束,而非单纯的问答流畅度。研究提出以Python为开发语言、结合向量数据库与贝叶斯网络的混合架构: 技术分层 语言层(LLM):处理自然语言交互与工具调用 证据层(Milvus/Qdrant):实现可审计的临床知识检索 概率层(pgmpy/PyMC):执行贝叶斯推理与风险路由 治理层:确保权限控制与人工复核机制

AllenLV的博客 1149

jre9下载 jdk9

(Java SE Runtime Environment 9.0) 9.0u175 官方最新版 【x86|x64】

NTscan扫描工具

ntscan是一个扫描器,可以扫描没有密码和弱密码的共享,先到配置文件中填写猜测的用户名和密码,扫描过程中右侧出现的是扫描日志。

LinePhone3.2.7(android端最新版本) sip客户端

SIP客户端For android:LinePhone3.2.7(最新版本),官网地址:http://www.linphone.org/

蓝牙模块HM-10手册

蓝牙模块HM-10手册,该手册对蓝牙模块HM-10进行了详细的介绍和使用方法以及一些AT指令。

上一篇: [深度学习主流框架解析一] Onnx
下一篇: [PTQ]均匀量化和非均匀量化
慷仔
博客等级 码龄9年 88粉丝 46原创
评论 2
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付:10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值