Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
理解してほしいVision Transformer / plz-understand-ViT
Search
shun74
June 23, 2022
Programming
0
570
理解してほしいVision Transformer / plz-understand-ViT
Easy to understand explanation form NN to ViT.
shun74
June 23, 2022
Tweet
Share
More Decks by shun74
See All by shun74
深度推定モデルの自己教師あり学習/self-supervised-depth
shun74
0
190
GPUでステレオマッチング / Stereo-matching with GPU
shun74
0
570
卒業研究の進め方 / How to preceed with the research
shun74
1
450
Barcode Recognition / pharmacode-decoder
shun74
0
760
Vision Transformer講座 / Vision Transformer Presentation
shun74
1
520
ニューラルネットの1bit化 / 1bit-neural-network
shun74
0
680
Defocus Map Estimation From a Single Image Based on Two-Parameter Defocus Model / two-parameter-defocus-model
shun74
0
250
Other Decks in Programming
See All in Programming
Ethereum_.pdf
nekomatu
0
460
Quine, Polyglot, 良いコード
qnighy
4
640
AI時代におけるSRE、 あるいはエンジニアの生存戦略
pyama86
6
1.1k
Outline View in SwiftUI
1024jp
1
330
Generative AI Use Cases JP (略称:GenU)奮闘記
hideg
1
290
ペアーズにおけるAmazon Bedrockを⽤いた障害対応⽀援 ⽣成AIツールの導⼊事例 @ 20241115配信AWSウェビナー登壇
fukubaka0825
6
1.9k
初めてDefinitelyTypedにPRを出した話
syumai
0
400
OSSで起業してもうすぐ10年 / Open Source Conference 2024 Shimane
furukawayasuto
0
100
レガシーシステムにどう立ち向かうか 複雑さと理想と現実/vs-legacy
suzukihoge
14
2.2k
3 Effective Rules for Using Signals in Angular
manfredsteyer
PRO
0
110
ふかぼれ!CSSセレクターモジュール / Fukabore! CSS Selectors Module
petamoriken
0
150
Hotwire or React? ~アフタートーク・本編に含めなかった話~ / Hotwire or React? after talk
harunatsujita
1
120
Featured
See All Featured
The Myth of the Modular Monolith - Day 2 Keynote - Rails World 2024
eileencodes
16
2.1k
Making Projects Easy
brettharned
115
5.9k
ReactJS: Keep Simple. Everything can be a component!
pedronauck
665
120k
Reflections from 52 weeks, 52 projects
jeffersonlam
346
20k
Fight the Zombie Pattern Library - RWD Summit 2016
marcelosomers
232
17k
Stop Working from a Prison Cell
hatefulcrawdad
267
20k
Intergalactic Javascript Robots from Outer Space
tanoku
269
27k
RailsConf & Balkan Ruby 2019: The Past, Present, and Future of Rails at GitHub
eileencodes
131
33k
VelocityConf: Rendering Performance Case Studies
addyosmani
325
24k
Building Adaptive Systems
keathley
38
2.3k
Designing for Performance
lara
604
68k
Become a Pro
speakerdeck
PRO
25
5k
Transcript
理解してほしい VisionTransformer B4 佐藤 駿
はじめに • 機械学習を全く知らない人でも理解できるように解説します 目次 • 機械学習 • ニューラルネット • 畳み込みニューラルネット
(CNN) • Vision Transformer (ViT) • Attention • CNN vs ViT • ViTとCNNのいいとこどり例
機械学習とは • みんながAIっていってるやつ • ある入力に対して予測という形で出力を行う • なんでもできると思われがちなやつ 犬猫の画像分類 株価の予測 機械翻訳
画像の生成 自動運転 よくわかってない人の AIのイメージ
ニューラルネット(NN)とは • 任意※1の関数を近似できる魔法※2 • 入力と正解をセットにしたデータでトレーニングを行う • 基本的に中で何の計算が行われてるか分からない ※1任意ではないかもしれない ※2魔法ではない ←多層パーセプトロン(MLP)
人間の脳のシナプス結合を 模倣したモデル
畳み込みニューラルネット(CNN)とは • 画像系タスクといえばこれ、2012年ぐらいに発表されたやつが元祖。 • 畳み込みカーネルで画像の情報を効率よく収集 • 画像でなんとなく察してください 手書き数字データセット (MNIST)のCNN例 ↑
こんな感じで画像を畳み込みます ↑
CNNの応用タスク 画像分類 画像生成 物体認識 距離画像生成
Vision Transformer(ViT)とは • 2020年にGoogleが発表した新しい画像用ネットワーク • それまで画像タスクで圧倒的だったCNNに完全勝利 • 2017年にGoogleが発表した言語モデルTransformerを画像にそのまま使った ←ViTのネットワーク(論文より) 画像を1次元ベクトルにしてから
Transformerで処理 多層パーセプトロン(MLP)が使われている
Attentionとは • 最初はCNNで導入されたモジュール • ニューラルネットがどこに注目するのかを決める Attentionの例 Attentionが犬以外の背景 をあまり重要視しない ように学習されている
Scaled Dot-Product Attentionの解説 Query, Key, Valueを用意して計算 1. Query, Keyの行列積を計算 2.
SoftMaxを使ってAttentionMapを生成 3. ValueにMaskを適用して完成 • ViTで使われているのはMulti-Head Attention • Scaled Dot-Product Attentionを複数使う • より多くのパターンを作ることで情報量UP
Vision Transformerのアーキテクチャ1 入力 画像をパッチに分割して1次元ベクトル化 (xy座標情報は捨てる) パッチごとにPosition Embeddingも追加 ViTでは16*16単位で画像をパッチ化 パッチ化した画像を平坦化して入力!
Vision Transformerのアーキテクチャ2 1. Norm: データの正規化を行うNormalization 2. MHA: 情報の注目を決めるAttention 3. MLP:
情報の処理を行う多層パーセプトロン (横道に逸れている矢印はSkip-Connection) Norm->MHA->Norm->MLPのブロックをLレイヤー繰り返す ここでMHAの入力QKVは全て同じ入力(?!)
CNN vs ViT Q. なぜViTがCNNに圧勝したのか A. タスクがちょうど良かったから ViT : Attentionで全体(Global)の特徴量をまとめる
CNN: 畳み込みで局所(Local)の特徴量を捉える • 比較が画像分類タスクだったためViTが圧勝した • 画像分類は画像の中に何が映っているか何となく分かればいい ViTとResNet(CNN)の 内部表現の類似性の比較 ViTの方が安定した表現を 獲得している (?)
CNNとViTのいいとこどり例 Depth Former (2022/3) : 深度推定タスク • ViTはCNNより良い性能が出せたがあと一歩性能が足りなかった • CNNの情報を足すことで細かいところまで考慮できるようになった
• 深度(距離)画像なのでカーペットのテクスチャが反映されているのはおかしい • CNNとViTの組み合わせでLocalとGlobalの情報を考慮できるネットワークになった 入力画像 ViTモデル1 ViTモデル2 DepthFormer 正解画像
さいごに • 現在多くの画像タスクでBackboneとしてViTが使われている • ViT自体も様々なモデルの開発競争が行われている • ViT以外にもCNNだけのモデルやMLPのモデルも研究されている • みんなもViTを実装して最新のAIモデルを作ろう! •
画像系AIの相談があれば@shun74まで
参考 1. ニューラルネット: https://ledge.ai/neural-network/ 2. CNN: https://leadinge.co.jp/rd/2021/06/07/863/ 3. ViT: https://qiita.com/omiita/items/0049ade809c4817670d7
(最強資料) 4. ViT vs CNN: https://ai-scholar.tech/articles/transformer/transformer-vs-cnn 5. DepthFormer: https://arxiv.org/abs/2203.14211