【适合初学者】玩转CIFAR10—Pytorch复现LeNet,AlexNet,VGG,GoogLeNet,MobileNet,ResNet,DenseNet,Vision Transformer模型

玩转CIFAR10

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2021.12.30 更新：DPN

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Introduction

本文使用pytorch框架，复现了LeNet, AlexNet, VGG, GoogLeNet, ResNet, ResNeXt, RegNet, DenseNet, EfficientNet, MobileNet(v1,v2,v3), ShuffleNet, SENet, PANSNet, RegNet, DLA等主流的卷积神经网络模型，以及Vision Transformer等基于Transformer的模型。同时在使用相同的训练设置的情况下，对以上模型在CIFAR10数据集上进行了详细的测试，测试内容包括测试集准确率、模型训练时间、模型参数量等。

所有模型代码风格统一、结构清晰、复现简单，训练模型只需打开ipynb文件运行即可，无需其他操作，对刚刚入门深度学习的新手非常友好。

Experiments

所有模型均使用Pytorch实现，运行环境为Python3.7+Pytorch1.9.1+CUDA11.1。

所有的模型均使用相同的训练超参数设置（learning_rate,batch_size,epoch等）。

持续更新中。

General settings
Data augmentation(RandomCrop+RandomHorizontalFlip+Normalize)
Epoch=200, Batch_size=128
Learning_rate=0.01,Lr_scheduler(CosineAnnealingLR,T_max=200)
Optimizer(SGD,momentum=0.9,weight_decay=5e-4)

以下表格，Test Accuracy表示在所有epoch中最优的测试准确率；
Other Config表示模型中的其他设置（如vision transformer中multi-head数量、transformer层数等）；
GPU表示使用了什么GPU进行训练；
Time Expended表示训练时间；
Parameter表示模型的参数量，一般可认为都是32位浮点数，因此（参数量/4/1024/1024=?MB）即可大约估算出模型所占空间，从MobileNet开始进行统计，因此表格部分内容为NaN，后期逐渐补上吧…

Model	Test Accuracy	Other Config	GPU	Time Expended	Parameter
LeNet	0.7474	NaN	3060	0h-39m-23s	62006
AlexNet	0.9039	NaN	3060	1h-17m-44s	NaN
VGG-11	0.9223	NaN	3060	1h-10m-23s	NaN
VGG-13	0.9368	NaN	3060	1h-39m-15s	NaN
VGG-16	0.9335	NaN	3060	1h-55m-24s	NaN
VGG-19	0.9334	NaN	3060	2h-10m-20s	NaN
GoogLeNet	0.9494	NaN	3060	8h-41m-56s	6166250
MobileNet	0.9151	NaN	3060	1h-34m-58s	NaN
MobileNet V2	0.9399	NaN	3060	2h-51m-26s	NaN
MobileNet V3-Large	0.9028	NaN	3060	1h-51m-37s	3884328
MobileNet V3-Small	0.8715	NaN	3060	1h-14m-41s	1843272
ShuffleNet_G1	0.9133	NaN	3060	1h-44m-26s	960130
ShuffleNet_G2	0.912	NaN	3060	3h-57m-11s	940282
ShuffleNet_G3	0.9101	NaN	3060	4h-47m-21s	913762
ShuffleNet_G4	0.9066	NaN	3090	2h-19m-41s	889658
ShuffleNet_G8	0.9051	NaN	3090	3h-5m-41s	912562
EfficientNet	0.9197	NaN	3090	2h-19m-35s	3599686
ResNet-18	0.9415	NaN	3060	3h-30m-54s	NaN
ResNet-50	0.9448	NaN	3060	4h-38m-58s	NaN
ResNet-101	0.9448	NaN	3060	6h-53m-23s	NaN
ResNeXt-29	0.9467	[3,3,3] c=2 bw=64	3090	6h-40m-32s	9128778
RegNetX_200MF	0.9389	NaN	3060	5h-5m-54s	2321946
DenseNet-121	0.9351	[6,12,24,16] k=12	3060	3h-32m-33s	NaN
DenseNet-121	0.9411	[6,12,24,16] k=16	3060	4h-40m-51s	NaN
DenseNet-121	0.9434	[6,12,24,16] k=24	3090	3h-8m-11s	NaN
DenseNet-121	0.9537	[6,12,24,16] k=32	3090	3h-50m-14s	NaN
DenseNet-169	0.9501	[6,12,32,32] k=32	3090	4h-36m-12s	NaN
SENet-18	0.9425	NaN	3090	3h-46m-40s	11260354
PNASNetA	0.8434	NaN	3060	2h-55m-54s	130646
PNASNetB	0.9141	NaN	3060	4h-32m-50s	451626
DLA	0.9447	NaN	3060	5h-36m-48s	16291386
DPN-26	0.9405	NaN	3060	6h-51m-13s	11574842
DPN-92	0.9473	NaN	3090	8h-20m-25s	34236634
Vision Transformer	0.7485	[heads=1,layers=1]	3060	1h-39m-41s	NaN
Vision Transformer	0.8417	[heads=1,layers=8]	3060	8h-8m-24s	NaN
Vision Transformer	0.8153	[heads=4,layers=2]	3090	1h-32m-51s	NaN

备注：

1. 部分模型在RTX 3060显卡上运行显存不足且运行速度慢，故使用RTX 3090显卡训练。
2. 由于Vision Transformer模型过于庞大，因此在CIFAR10数据集上的测试效果并不理想。同时对于Vision Transformer模型也进行了精简处理（multi-head数量和layer数量均不是原版设定）。
3. 由于 ResNeXt 训练需要占用大量显存且训练时间非常长，本文仅使用 ResNeXt-29 进行训练。

Download

对于一般的卷积神经网络模型，提供完整的ipynb文件，文件中已经包含了模型的训练过程以及所有输出的信息，开箱即用。对于Transformer模型，提供源代码压缩包，以txt文件形式提供所有输出的信息。

VGG-11,VGG-13,VGG-16,VGG-19均可点击以下 VGG 超链接一次性下载，其他模型同理。

点击以下超链接即可下载：
LeNet
AlexNet
VGG
GoogLeNet
ResNet
ResNeXt
DenseNet
EfficientNet
MobileNet
ShuffleNet
SENet
PANSNet
RegNet
DLA
DPN
Vision Transformer