DAMOアカデミーのオープンソース低コスト大規模分類フレームワークFFC

#論文リンク: https://arxiv.org/pdf/2105.10375.pdf

##アプリケーションとコード:

• //m.sbmmt.com/link/c42af2fa7356818e0389593714f59b52
• # //m.sbmmt.com/link/60a6c4002cc7b29142def8871531281a 背景

画像分類は、現在最も成功しているAIの実用化技術の1つであり、人々の日常生活に組み込まれています。画像分類、画像検索、OCR、コンテンツレビュー、認識認証、その他の分野など、ほとんどのコンピュータビジョンタスクで広く使用されています。一般的なコンセンサスは次のとおりです。「データ セットが大きくなり、ID の数が増えると、データ セットが適切にトレーニングされている限り、対応する分類タスクの効果は向上します。」しかし、数千万、さらには数億のIDを前にした場合、現在普及しているDLフレームワークでは、このような超大規模な分類訓練を直接低コストで行うことは困難です。

この問題を解決する最も直観的な方法は、クラスタリングを通じてより多くのグラフィックス カード リソースを消費することですが、それでも、大規模な ID での分類問題には次の問題が依然として残ります。

1) コストの問題: 分散トレーニング フレームワークに大量のデータがある場合、メモリのオーバーヘッド、マルチマシン通信、データの保存と読み込みにより多くのリソースが消費されます。

2) ロングテール問題: 実際のシナリオでは、データセットが数億の ID に達すると、ほとんどの ID の画像サンプルの数が非常に少なくなることがよくあります。データはロングテールで分散されるため、直接トレーニングではより良い結果を得るのが難しいことは明らかです。

この記事の残りの章では、超大規模分類フレームワークの既存のソリューションと、それに対応する低コスト分類フレームワーク FFC の原理とコツに焦点を当てます。

方法

この方法を紹介する前に、この記事ではまず現在の超大規模分類の主な課題を確認します。

課題 1: コストは依然として高い

次に示すように、ID の数が増えるほど、分類器のメモリ要件も大きくなります。図:

ビデオ メモリが大きければ大きいほど、より多くのマシン カードが必要になり、コストも高くなります。マルチマシンに対応するハードウェア インフラストラクチャのコストは、コラボレーションも高くなります。同時に、分類 ID の数が非常に大きな規模に達すると、主要な計算量は分類器の最後の層で無駄になり、スケルトン ネットワークにかかる時間は無視できます。

課題 2: ロングテール学習の難しさ

実際のシナリオでは、数百人のうちの絶対多数がほとんどの ID の画像サンプルの数は非常に少なく、ロングテール データの分布が非常に明白であるため、直接トレーニングを収束させることが困難になります。同じ重みでトレーニングすると、ロングテール サンプルが圧倒され、学習が不十分になります。現時点では、不均衡なサンプルが使用されるのが一般的ですが、この研究テーマでは参考になる手法がたくさんありますが、シンプルな超大規模分類フレームワークに組み込むのに適した手法は何でしょうか?

上記の 2 つの課題について、まず、既存の実現可能なソリューションにはどのようなものがあるのか​​、そしてそれらが上記 2 つの課題をうまく解決できるかどうかを見てみましょう。

#実現可能な方法 1: 指標の学習

#実現可能な方法2: PFC フレームワーク

実現可能な方法 3: VFC フレームワーク

# #この論文の方法: FFC フレームワーク

#大規模分類のために FC を使用してトレーニングした場合の損失関数は次のとおりです:

各逆送信プロセス中に、すべてのクラス センターが更新されます:

しかし、FC は大きすぎます。直観的なアイデアは、クラス センターの特定の割合を合理的に選択することです。つまり、次のように Vj が 1 つの部分になります:

上記の動機により、次のような予備計画が生まれました。

まず、長期にわたる影響を解決するために、この記事では、ID に基づいた 2 つのローダーを紹介します。サンプリング id_loader とサンプル サンプリングに基づいた instance_loader の 2 つのローダーがあります。各エポックでは、サンプルが多いクラスとサンプルが少ない (ショットが少ない) クラスがトレーニングされる機会があります。

次に、トレーニングを開始する前に、サンプルの一部を ID グループに送信します (ここでは、ID サンプルの 10% がグループに入れられると仮定します)。このとき、ギャラリーはランダムなパラメータを使用します。

その後、トレーニングが開始されると、バッチ サンプルが 1 つずつプローブ ネットに入ります。各バッチのサンプルには 2 つの状況があります: 1.) グループ内にこのサンプルと同じ ID を持つフィーチャがある、2.) グループ内に類似サンプルのフィーチャがない。これら 2 つのケースについては、それぞれ既存の ID と新しい ID と呼びます。既存のサンプルの場合、特徴とグループ内の特徴を使用して内積を実行し、ラベルを使用してクロスエントロピー損失関数を計算して、それを返します。新鮮なサンプルの場合、グループ内のサンプルとのコサイン類似性を最小限に抑えます。

最後に、既存のクラス センターに重み付けする原則に基づいて、グループ内のフィーチャを更新し、新しいクラス センターに置き換えます。ギャラリー ネットの場合、移動平均戦略を使用してプローブ内のパラメーターを徐々に更新します。

本稿の手法：裏技紹介 ##1.) 導入するIDグループのサイズは調整可能です パラメータ、通常、デフォルトは 30,000 です。

#2.) 安定した学習を実現するために、moco クラスのメソッドを参照し、移動平均を導入します。対応する収束条件は次のとおりです。

#実験結果

1. ダブルローダーアブレーション実験

## 2. SOTA 手法の効果比​​較

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3. ビデオ メモリとサンプル スループットの比較

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