量化感知訓練 pytorch量化備忘錄

2021-10-12 21:42:42 字數 3306 閱讀 6791

將高精度運算轉化到低精度上運算,例如float32轉化為int8資料上運算。

那就要說說量化的好處了,一般量化有以下好處:

但是其也有一些缺點:

雖然量化方法很多,但並無本質區別。記住一點就可以了:將高精度資料對映到低精度表達,在低精度上運算,然後再反量化回去,因為最終的輸出我們還是要高精度的資料的。

當然只支援cpu。目前支援qnnpack 和 fbgemm 兩個後端,都是來自自家的facebook

權重轉為int8資料型別儲存;

模型融合的conv+bn+relu;

儲存每層的量化引數: 量化縮放因子和zero-point;

對模型進行量化;

對於乙個已經訓練好的模型,post-training 量化的基本步驟如下:

1 ,準備模型:

插入量化和反量化的模組:在需要 quantize 和 dequantize 操作的 module 中插入 quantstub 和dequantstub。

def __init__(self):  

self.quant = quantstub()

self.dequant = dequantstub()

def forward(self, x):

x = self.quant(x)

# ------ # # 網路forward # ------ #

x = self.dequant(x)

return x

轉換:非 module 物件表示的運算元不能轉換成 quantized module。比如 "+" 算術運算子無法直接轉成 quantize module。 "+=" 是乙個無狀態的運算子,需要替換成 nn.quantized.floatfunctional()。這點非常需要注意。

self.skip_add = nn.quantized.floatfunctional() 

z = self.skip_add.add(x, y) # 原來的是: z = x + y

2,模組融合

為了提高精度和效能,一般將 conv + relu, conv + batchnorm + relu, linear + relu 等類似的操作 fuse 成乙個操作。

resnet18_fused = torch.quantization.fuse_modules(  resnet18,     

[['conv1', 'bn1', 'relu'],

['layer1.0.conv1', 'layer1.0.bn1'], # , 'layer1.0.relu'],

['layer1.0.conv2', 'layer1.0.bn2'],

['layer1.1.conv1', 'layer1.1.bn1'], # , 'layer1.1.relu'],

['layer1.1.conv2', 'layer1.1.bn2']])

3,量化演算法

為 activations/weights 指定量化演算法 比如 symmtric/asymmtric/minmax 等等。pytorch 採用 qconfig 來封裝量化演算法,一般通過將 qconfig 作為 module 的屬性來指定量化演算法。常用的 qconfig 有default_per_channel_qconfig, default_qconfig等。

q_backend = 'qnnpack' # "qnnpack" 

qconfig = torch.quantization.get_default_qconfig(q_backend)

torch.backends.quantized.engine = q_backend

resnet18_fused.qconfig = qconfig

torch.quantization.prepare(resnet18_fused, inplace=true)

4,傳播 qconfig 和插入 observer

通過 torch.quantization.prepare() 向子 module 傳播 qconfig,並為子 module 插入 observer。 observer 可以在獲取 fp32 activations/weights 的動態範圍。

5, calibration 校準標定

利用torch.quantization.prepare() 插入將在校準期間觀察啟用張量的模組,然後將校準資料集灌入模型,利用校準策略得到每層activation的scale和zero_point並儲存;執行 calibration 推理程式蒐集 fp32 activations 的動態範圍。

with torch.no_grad():  

for image, target in data_loader:

output = model(image)

6,module 轉化

通過 torch.quantization.convert 函式可以將 fp32 module 轉化成 int8 module. 這個過程會量化 weights, 計算並儲存 activation 的 scale 和 zero_point。

resnet18_fused = resnet18.cpu() 

torch.quantization.convert(resnet18_fused, inplace=true)

列印儲存的權重, 可以看出, 網路的每一層都額外儲存了scale 和 zero_point:

1,直接儲存jit, 有些模型load進來,無法使用,待查詢原因。

2,每次初始化,都量化一下 convert之後再, load 權重,這裡要注意一定要顯式呼叫.eval()。

格式為 torch.quint8 , 內容為量化後的值(雖然是int形, 但以float形式儲存)

features.0.0.weight 

features.0.0.scale

features.0.0.zero_point

features.0.0.bias

features.1.conv.0.0.weight

features.1.conv.0.0.scale features.1.conv.0.0.zero_point ...

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