iGPT and ViT

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  • ViT
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Chen M., Radford A., Child R., Wu J., Jun H., Dhariwal P., Luan D., Sutskever I. Generative pretraining from pixels. In International Conference on Machine Learning (ICML), 2020.

Dosovitskiy A., Beyer L., Kolesnikov A., Weissenborn D., Zhai X., Unterthiner T., Dehghani M., Minderer M., Heigold G., Gelly S., Uszkoreit J. and Houlsby N. An image is worth 16x16 words: transformers for image recognition at scale. In International Conference on Learning Representations (ICLR), 2021.

概

两个将transformer用于图像分类任务的尝试.

主要内容

其实将transformer用于图像分类任务, 关键的问题是如果生成tokens.

iGPT

iGPT生成tokens方式很粗暴, 将图片拉成向量, 每一个element对应一个token, 然后根据‘字典’获得相应的embeddings. 但是普通的图片, 比如224x224x3, 由于transformer的memory需求是四次方的, 显然这个tokens数目无法计算, 所以本文会首先对图片进行压缩, 比如至32x32x3, 但是这样依然不够.

但是32往下的size对于人来说已经不易辨别了, 虽然本文采取的策略是将3通道压缩为1通道. 通过对图片进行k均值分类(k=512), 然后为每个像素点分配中心, 作者发现这么做效果不错.

注: 因此字典的大小也应该是长度也应该是512.

注: 在fine-tuning的时候, 因为最后的输出是(B, S, D), 也没法直接加全连接层分类, 故首先通过average pooling 变成(B, D), 再通过\(W^{K \times D}\)获得logits.

ViT

ViT则不这么粗暴, 其首先将图片分割成一个个patch, 然后通过一个线性投影\(W\)变成embeddings, 注意这里不再是NLP中的通过字典索取了.

需要特别注意的是, 第一个embedding对应的是类别的embedding, 其对应的输出\(Z_0^L\)(最后的第0个token)用于最后的分类任务. 故不像iGPT, ViT其实是有监督的.

1. 为什么不想iGPT一样通过average pooling来使用所有tokens来分类呢?

   其实是可以的, 作者他们最先尝试的就是这个策略, 但是由于学习率没调好, 所以本文显示加了类别的token, 实际情况如下图:

1. 能否从有监督变成自监督?

   其实也是可以的, 可以最后预测每一个patch的平均值:

   Finally, we predict the 3-bit, mean color (i.e. 512 colors in total) of every corrupted patch using their respective path representations.

2. positional embeddings有什么影响?

   作者试了1-D, 2-D, 以及相对编码, 在第一层, 每一层(单独), 每一层(共享)策略下比较, 发现相差无几, 但是有位置编码会比无位置编码好很多.

代码

iGPT

ViT