论文阅读——CondConv: Conditionally Parameterized Convolutions for Efficient Inference[2019-NIPS]

CondConv是一种通过线性组合一组固定卷积核来动态生成卷积核的方法,其权重由输入样本通过全局平均池化、全连接层和Sigmoid激活函数计算得出。在测试阶段,不变的是卷积核参数,变化的是权重α,从而实现了针对每个样本的高效且适应性的卷积操作。

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原文及代码链接:CondConv: Conditionally Parameterized Convolutions for Efficient Inference | Papers With Code

 条件参数化卷积(CondConv),其实质就是将每个样本的卷积核用一组卷积核的线性组合来代替。权重αr(x)得到,主要包括全局平均池化、全连接层、Sigmoid激活函数三个操作。

在测试过程中,卷积核W的参数是固定的,改变的是权重α,从而实现动态卷积。

其中,n为卷积核的个数(文章成为专家个数),σ为激活函数。

 其中,R为学习路由权重的矩阵

### 动态卷积层的研究背景 动态卷积层是一种能够自适应调整其参数或结构的卷积机制,在处理不同输入数据时表现出更高的灵活性和效率。这种技术的核心在于通过学习的方式使模型能够在运行过程中自动选择最合适的滤波器组合[^1]。 在神经网络架构设计领域,《Generating Sequences With Recurrent Neural Networks》虽然主要关注序列生成任务,但它启发了许多后续研究工作,这些研究探索了如何让网络具备更强的表达能力和更灵活的学习能力。类似的思路也被引入到卷积神经网络的设计中,从而产生了动态卷积的概念。 对于图神经网络(Graph Neural Network, GNN),节点级别的输出通常涉及回归和分类任务。RecGNN 和 ConvGNN 能够通过信息传播/图卷积提取高层次的节点表示,并利用多感知机或多 softmax 层完成端到端的任务解决过程[^2]。尽管这一部分讨论的是图上的操作,但其中提到的信息传递机制也与动态卷积的思想有所关联——即根据不同上下文调整计算方式。 另外,“Flattened convolutional neural networks for feedforward acceleration” 提出了扁平化卷积方法,该方法通过对标准卷积核进行分解来加速前向传播速度[^3]。这种方法可以看作是静态版本的动态卷积实现之一,因为它同样试图优化传统卷积运算模式下的资源利用率。 基于以上背景介绍,以下是几篇重要的关于 **Dynamic Convolution Layer** 的代表性论文: #### 论文推荐列表 1. **CondConv: Conditionally Parameterized Convolutions for Efficient Inference** - 这篇文章提出了条件参数化的卷积 (Conditional Parameterization),允许每个样本拥有自己独特的权重集合,从而提高推理阶段的表现效果。 2. **Dynamic Filter Networks** - 文章介绍了动态过滤器网络概念,它可以根据当前输入图像的内容实时生成相应的卷积核,增强了模型应对复杂场景的能力。 3. **Octave Convolution (OctConv): Drop Your Spatial Dimensions!** - OctConv 将特征映射分为高低频两部分分别处理后再合并起来,这样既保留了细节又降低了整体计算量;同时支持动态切换分辨率级别来进行高效训练测试流程管理。 4. **Pay Attention To MLPs** - 此外还有研究表明仅依靠MLP也可以达到甚至超越Transformer的效果,这表明未来或许存在更多形式各异却功能强大的新型“动态”组件等待被发现挖掘出来用于改进现有CNN体系结构性能指标等方面取得突破进展的可能性极大增加了很多新的方向值得深入探讨下去不断推进整个AI行业向前发展迈出坚实步伐! ```python import torch.nn as nn class DynamicConvLayer(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3): super(DynamicConvLayer, self).__init__() # Example implementation using PyTorch's Grouped Convolution to simulate dynamic behavior. self.conv = nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=out_channels * 8, # Assume factor of 8 groups dynamically selected at runtime. kernel_size=kernel_size, padding=(kernel_size//2), bias=False) def forward(self, x): batch_size = x.size(0) y = self.conv(x).view(batch_size, -1, 8)[:, :, :].mean(dim=-1) # Simulate selection mechanism here. return y.unsqueeze(-1).unsqueeze(-1) ``` 上述代码片段展示了一个简单的模拟动态卷积层的方法,实际应用中可能还需要考虑更多的因素如硬件兼容性和具体应用场景需求等问题才能构建真正意义上的高性能解决方案。
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