EfficientNet_and_ResNeXt101_wsl.md

# EfficientNet 与 ResNeXt101_wsl 系列
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## 目录

* [1. 概述](#1)
* [2. 精度、FLOPS 和参数量](#2)
* [3. 基于 V100 GPU 的预测速度](#3)
* [4. 基于 T4 GPU 的预测速度](#4)

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## 1. 概述
EfficientNet 是 Google 于 2019 年发布的一个基于 NAS 的轻量级网络，其中 EfficientNetB7 刷新了当时 ImageNet-1k 的分类准确率。在该文章中，作者指出，传统的提升神经网络性能的方法主要是从网络的宽度、网络的深度、以及输入图片的分辨率入手，但是作者通过实验发现，平衡这三个维度对精度和效率的提升至关重要，于是，作者通过一系列的实验中总结出了如何同时平衡这三个维度的放缩，与此同时，基于这种放缩方法，作者在 EfficientNet_B0 的基础上，构建了 EfficientNet 系列中 B1-B7 共 7 个网络，并在同样 FLOPS 与参数量的情况下，精度达到了 state-of-the-art 的效果。

ResNeXt 是 facebook 于 2016 年提出的一种对 ResNet 的改进版网络。在 2019 年，facebook 通过弱监督学习研究了该系列网络在 ImageNet 上的精度上限，为了区别之前的 ResNeXt 网络，该系列网络的后缀为 wsl，其中 wsl 是弱监督学习（weakly-supervised-learning）的简称。为了能有更强的特征提取能力，研究者将其网络宽度进一步放大，其中最大的 ResNeXt101_32x48d_wsl 拥有 8 亿个参数，将其在 9.4 亿的弱标签图片下训练并在 ImageNet-1k 上做 finetune，最终在 ImageNet-1k 的 top-1 达到了 85.4%，这也是迄今为止在 ImageNet-1k 的数据集上以 224x224 的分辨率下精度最高的网络。Fix-ResNeXt 中，作者使用了更大的图像分辨率，针对训练图片和验证图片数据预处理不一致的情况下做了专门的 Fix 策略，并使得 ResNeXt101_32x48d_wsl 拥有了更高的精度，由于其用到了 Fix 策略，故命名为 Fix-ResNeXt101_32x48d_wsl。


该系列模型的 FLOPS、参数量以及 T4 GPU 上的预测耗时如下图所示。

![](../../images/models/T4_benchmark/t4.fp32.bs4.EfficientNet.flops.png)

![](../../images/models/T4_benchmark/t4.fp32.bs4.EfficientNet.params.png)

![](../../images/models/T4_benchmark/t4.fp32.bs1.EfficientNet.png)

![](../../images/models/T4_benchmark/t4.fp16.bs1.EfficientNet.png)

目前 PaddleClas 开源的这两类模型的预训练模型一共有 14 个。从上图中可以看出 EfficientNet 系列网络优势非常明显，ResNeXt101_wsl 系列模型由于用到了更多的数据，最终的精度也更高。EfficientNet_B0_Small 是去掉了 SE_block 的 EfficientNet_B0，其具有更快的推理速度。

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## 2. 精度、FLOPS 和参数量

| Models                        | Top1   | Top5   | Reference<br>top1 | Reference<br>top5 | FLOPS<br>(G) | Parameters<br>(M) |
|:--:|:--:|:--:|:--:|:--:|:--:|:--:|
| ResNeXt101_<br>32x8d_wsl      | 0.826  | 0.967  | 0.822             | 0.964             | 29.140       | 78.440            |
| ResNeXt101_<br>32x16d_wsl     | 0.842  | 0.973  | 0.842             | 0.972             | 57.550       | 152.660           |
| ResNeXt101_<br>32x32d_wsl     | 0.850  | 0.976  | 0.851             | 0.975             | 115.170      | 303.110           |
| ResNeXt101_<br>32x48d_wsl     | 0.854  | 0.977  | 0.854             | 0.976             | 173.580      | 456.200           |
| Fix_ResNeXt101_<br>32x48d_wsl | 0.863  | 0.980  | 0.864             | 0.980             | 354.230      | 456.200           |
| EfficientNetB0                | 0.774  | 0.933  | 0.773             | 0.935             | 0.720        | 5.100             |
| EfficientNetB1                | 0.792  | 0.944  | 0.792             | 0.945             | 1.270        | 7.520             |
| EfficientNetB2                | 0.799  | 0.947  | 0.803             | 0.950             | 1.850        | 8.810             |
| EfficientNetB3                | 0.812  | 0.954  | 0.817             | 0.956             | 3.430        | 11.840            |
| EfficientNetB4                | 0.829  | 0.962  | 0.830             | 0.963             | 8.290        | 18.760            |
| EfficientNetB5                | 0.836  | 0.967  | 0.837             | 0.967             | 19.510       | 29.610            |
| EfficientNetB6                | 0.840  | 0.969  | 0.842             | 0.968             | 36.270       | 42.000            |
| EfficientNetB7                | 0.843  | 0.969  | 0.844             | 0.971             | 72.350       | 64.920            |
| EfficientNetB0_<br>small      | 0.758  | 0.926  |                   |                   | 0.720        | 4.650             |

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## 3. 基于 V100 GPU 的预测速度

| Models                               | Crop Size | Resize Short Size | FP32<br/>Batch Size=1<br/>(ms) | FP32<br/>Batch Size=4<br/>(ms) | FP32<br/>Batch Size=8<br/>(ms) |
|-------------------------------|-----------|-------------------|-------------------------------|-------------------------------|-------------------------------|
| ResNeXt101_<br>32x8d_wsl      | 224       | 256               | 13.55 | 23.39 | 36.18 |
| ResNeXt101_<br>32x16d_wsl     | 224       | 256               | 21.96 | 38.35 | 63.29 |
| ResNeXt101_<br>32x32d_wsl     | 224       | 256               | 37.28 | 76.50 | 121.56 |
| ResNeXt101_<br>32x48d_wsl     | 224       | 256               | 55.07 | 124.39 | 205.01 |
| Fix_ResNeXt101_<br>32x48d_wsl | 320       | 320               | 55.01 | 122.63 | 204.66 |
| EfficientNetB0                | 224       | 256               | 1.96 | 3.71 | 5.56 |
| EfficientNetB1                | 240       | 272               | 2.88 | 5.40 | 7.63 |
| EfficientNetB2                | 260       | 292               | 3.26 | 6.20 | 9.17 |
| EfficientNetB3                | 300       | 332               | 4.52 | 8.85 | 13.54 |
| EfficientNetB4                | 380       | 412               | 6.78 | 15.47 | 24.95 |
| EfficientNetB5                | 456       | 488               | 10.97 | 27.24 | 45.93 |
| EfficientNetB6                | 528       | 560               | 17.09 | 43.32 | 76.90 |
| EfficientNetB7                | 600       | 632               | 25.91 | 71.23 | 128.20 |
| EfficientNetB0_<br>small      | 224       | 256               | 1.24 | 2.59 | 3.92 |


<a name='4'></a>

## 4. 基于 T4 GPU 的预测速度

| Models                    | Crop Size | Resize Short Size | FP16<br>Batch Size=1<br>(ms) | FP16<br>Batch Size=4<br>(ms) | FP16<br>Batch Size=8<br>(ms) | FP32<br>Batch Size=1<br>(ms) | FP32<br>Batch Size=4<br>(ms) | FP32<br>Batch Size=8<br>(ms) |
|---------------------------|-----------|-------------------|------------------------------|------------------------------|------------------------------|------------------------------|------------------------------|------------------------------|
| ResNeXt101_<br>32x8d_wsl      | 224       | 256               | 18.19374                     | 21.93529                     | 34.67802                     | 18.52528                     | 34.25319                     | 67.2283                      |
| ResNeXt101_<br>32x16d_wsl     | 224       | 256               | 18.52609                     | 36.8288                      | 62.79947                     | 25.60395                     | 71.88384                     | 137.62327                    |
| ResNeXt101_<br>32x32d_wsl     | 224       | 256               | 33.51391                     | 70.09682                     | 125.81884                    | 54.87396                     | 160.04337                    | 316.17718                    |
| ResNeXt101_<br>32x48d_wsl     | 224       | 256               | 50.97681                     | 137.60926                    | 190.82628                    | 99.01698256                  | 315.91261                    | 551.83695                    |
| Fix_ResNeXt101_<br>32x48d_wsl | 320       | 320               | 78.62869                     | 191.76039                    | 317.15436                    | 160.0838242                  | 595.99296                    | 1151.47384                   |
| EfficientNetB0            | 224       | 256               | 3.40122                      | 5.95851                      | 9.10801                      | 3.442                        | 6.11476                      | 9.3304                       |
| EfficientNetB1            | 240       | 272               | 5.25172                      | 9.10233                      | 14.11319                     | 5.3322                       | 9.41795                      | 14.60388                     |
| EfficientNetB2            | 260       | 292               | 5.91052                      | 10.5898                      | 17.38106                     | 6.29351                      | 10.95702                     | 17.75308                     |
| EfficientNetB3            | 300       | 332               | 7.69582                      | 16.02548                     | 27.4447                      | 7.67749                      | 16.53288                     | 28.5939                      |
| EfficientNetB4            | 380       | 412               | 11.55585                     | 29.44261                     | 53.97363                     | 12.15894                     | 30.94567                     | 57.38511                     |
| EfficientNetB5            | 456       | 488               | 19.63083                     | 56.52299                     | -                            | 20.48571                     | 61.60252                     | -                            |
| EfficientNetB6            | 528       | 560               | 30.05911                     | -                            | -                            | 32.62402                     | -                            | -                            |
| EfficientNetB7            | 600       | 632               | 47.86087                     | -                            | -                            | 53.93823                     | -                            | -                            |
| EfficientNetB0_small      | 224       | 256               | 2.39166                      | 4.36748                      | 6.96002                      | 2.3076                       | 4.71886                      | 7.21888                      |