深度学习量化技术四种选型int4、int8、fp16、bf16的介绍

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在深度学习模型中,量化是一种技术,它可以将模型的权重和/或激活从浮点数(如fp32)转换为低精度表示(如int4、int8、fp16、bf16等)。这样做的主要目的是减少模型的尺寸,加快计算速度,降低功耗,同时尽量保持模型的准确性。下面是对int4、int8、fp16和bf16量化模式的介绍:

  1. int4
    • int4表示4位整数,它的数值范围是从-8到7或从0到15,具体取决于是否使用有符号或无符号表示。
    • int4量化提供了最高的压缩率和最低的精度。它在一些特定的应用场景中可以使用,尤其是在对模型大小和计算资源非常受限的环境下。
  2. int8
    • int8表示8位整数,其数值范围是从-128到127。
    • int8量化是目前应用最广泛的量化方法之一,因为它在保持较高精度的同时,大大减少了模型的尺寸和计算需求。大多数深度学习框架和硬件加速器都支持int8量化。
  3. fp16(浮点16):
    • fp16是16位浮点数,它的数值范围大约是从-65504到65504,并且具有大约10^-4的精度。
    • fp16量化可以减少模型的内存占用和提高计算速度,同时保持较高的精度。许多现代的GPU和TPU都支持fp16计算,并且在某些情况下,fp16计算的性能可以与fp32相媲美。
  4. bf16(Bfloat16):
    • bf16是16位浮点数的一种变体,它的数值范围与fp16相同,但具有更高的精度(大约10^-2)。
    • bf16量化通常用于需要更高精度的场景,它牺牲了一些数值范围以换取更高的精度。bf16也是由一些硬件加速器支持的,如Google的TPU。 在量化过程中,通常会使用一些技术来确保量化后的模型尽可能保持原有的准确性,如对称量化、非对称量化、量化感知训练(Quantization-Aware Training, QAT)等。量化的效果取决于多种因素,包括模型的结构、训练数据、量化的方法和量化后的训练策略等。 在实际应用中,选择哪种量化模式取决于具体的需求,包括对模型精度、计算资源和部署环境的要求。通常,int8和fp16是最常用的量化模式,因为它们在精度和性能之间提供了良好的平衡。