神经网络模型量化(Quantization)

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提示:根据作者认知及理解加深,博文会迭代更新,目前贴出来的难免有纰漏,希望能够与读者互动改进


前言

提示:这里可以添加本文要记录的大概内容:


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、模型量化(Quantization)概念

模型量化能够减少模型的大小,进而优化内存的使用,及访问速度。

二、模型量化方法

1. 训练后量化(PTQ/Post Traning Quantization)

1.1 静态量化

1.1.1 per Tensor量化
1.1.2 per layer量化
1.1.3 per channel量化

1.2 动态量化

动态量化是权重被提前量化,而activation在推理过程中动态量化。
应用场景:模型执行时间主要由从内存中加载权重而不是计算矩阵乘法来决定。

2. 量化感知训练(QAT/Quantization Aware Training)

### 神经网络模型量化教程 #### 一、理解神经网络量化概念 神经网络量化是指将浮点数参数转换成低精度整数表示的过程,这不仅涉及对网络中的权重进行量化,还包括对激活值的量化[^1]。这种处理方式能够显著减少模型存储空间并加快推理速度。 #### 二、准备环境与工具链 为了实施有效的量化操作,开发者需先搭建合适的开发平台,并安装必要的库文件和支持软件包。例如,在Python环境中可利用TensorFlow Lite或PyTorch Mobile等框架来进行量化工作。 #### 三、选择待量化的基础组件 针对不同类型的层(如卷积层conv、ReLU函数relu、最大池化层maxpooling以及全连接层fc),应分别设计相应的量化策略[^2]。每种基本单元都有其特定的数据分布特点,因此需要针对性地调整量化方法以确保最佳性能表现。 #### 四、执行量化过程 在具体实践中,可以通过如下几个方面着手: - **静态量化**:预先收集训练数据集上的统计信息作为依据; - **动态量化**:基于运行时获取到的实际输入特征图谱来决定量化区间; - 对于难以预估范围的激活层,则可以在前向传播过程中实时监测数值变化趋势,从而自适应设定合理的上下限边界。 ```python import torch.quantization as quantization model.eval() quantized_model = quantization.convert(model, inplace=False) ``` 上述代码片段展示了如何使用 PyTorch 的内置功能完成从原始模型量化版本之间的转变。 #### 五、评估量化效果 经过一系列优化措施之后,务必重新测试新构建出来的轻量化模型的各项指标,比如准确性、延迟时间等,以此验证是否达到了预期目标。如果发现某些部分存在明显退步现象,则可能需要回溯至前面环节查找原因所在。
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