概述
深度可分離卷積將標準卷積分解為兩個較便宜的步驟，從而減少了乘法和參數的數量。它們是讓神經網路在手機和邊緣設備上運行而無需熔化電池的技巧。
深度可分離卷積是一個技術構建塊，會大規模影響模型品質、基礎設施成本、延遲和可靠性。
深入探討
標準卷積在單一密集操作中混合空間和通道上的信息，這是昂貴的。深度可分離卷積將其分為兩個階段。首先，深度步驟獨立地為每個輸入通道應用一個小濾波器，捕捉每個通道內的空間模式，但從不混合通道。其次，逐點步驟使用 1x1 卷積來組合每個像素的通道，混合通道資訊而無需查看鄰居。透過將空間濾波與通道混合解耦，總計算量顯著下降，通常是 3x3 濾波器的 8 到 9 倍，而精度損失很小。這種分解是 MobileNet 和 Xception 的支柱。
技術洞察
對於透過特徵映射將 M 個輸入通道映射到 N 個輸出的 3x3 內核，標準卷積的成本約為每個位置的 M 乘 N 乘加的 9 倍。可分離版本的深度部分成本為 9 倍 M，加上逐點 1x1 部分的 M 倍 N。此比率約為 1/N + 1/9，因此對於較大的 N，節省的空間因子接近 1/9。
掌握深度可分離卷積
深度可分離卷積將標準卷積分解為兩個較便宜的步驟，從而減少了乘法和參數的數量。它們是讓神經網路在手機和邊緣設備上運行而無需熔化電池的技巧。深度可分離卷積是一個技術構建塊，會大規模影響模型品質、基礎設施成本、延遲和可靠性。為了建立深入的理解，請將深度可分離卷積視為一種操作模型，而不是單一特徵：定義期望的結果，澄清假設，並將系統可以可靠地完成的任務與仍需要專家判斷的任務分開。
在實踐中，使用深度可分離卷積的強大團隊根據可靠性和成本優化架構、資料和基礎架構選擇。他們記錄明確的成功標準，根據實際數據和工作流程進行測試，並根據觀察到的失敗模式而不是一次性基準測試勝利進行迭代。這就是理論理解轉變為跨產品、政策和營運的持久能力的地方。
多年來，架構決策決定著效能和營運成本。同時，優化一個基準測試可以隱藏更廣泛的系統弱點。最具彈性的方法是將實驗速度與治理規則結合：運行試點、捕獲證據、發布決策日誌，並隨著模型行為、使用者期望和監管要求的發展不斷更新保障措施。
戰略影響
多年來，架構決策決定著效能和營運成本。
多年來，架構決策決定著效能和營運成本。在高品質部署中，這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式，以便團隊可以增強信心，而不是擴大模糊性。
技術教育幫助團隊選擇正確的堆疊，而不僅僅是最新的堆疊。
技術教育幫助團隊選擇正確的堆疊，而不僅僅是最新的堆疊。在高品質部署中，這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式，以便團隊可以增強信心，而不是擴大模糊性。
更好的工程選擇可以減少生產中的可靠性事故。
更好的工程選擇可以減少生產中的可靠性事故。在高品質部署中，這會轉化為可衡量的操作規則、所有權邊界和定期審查儀式，以便團隊可以增強信心，而不是擴大模糊性。
現實世界的實施
MobileNet 和 MobileNetV2 使用它們直接在智慧型手機上運行影像分類，延遲最小
视频通话应用程序中的实时肖像分割和背景模糊依赖于轻量级可分离主干
安全摄像头和无人机中的设备上对象检测，其中功率和计算都有限
Xception 大規模應用它們來提高 ImageNet 的準確性，同時控制參數計數
實施模式
深度可分離卷積實踐
MobileNet 和 MobileNetV2 使用它們直接在智慧型手機上運行影像分類，延遲最小。
MobileNet 和 MobileNetV2 使用它們直接在智慧型手機上以最小的延遲運行影像分類。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並隨著時間的推移追蹤生產力增益和錯誤成本時，通常會獲得更好的結果。
深度可分離卷積實踐
视频通话应用程序中的实时肖像分割和背景模糊依赖于轻量级可分离主干网。
視訊通話應用程式中的即時肖像分割和背景模糊依賴於輕量級可分離主幹。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並隨著時間的推移追蹤生產力增益和錯誤成本時，通常會獲得更好的結果。
深度可分離卷積實踐
安全攝影機和無人機中的設備上物件偵測，其中功率和計算都有限。
安全攝影機和無人機中的設備上物件偵測（功率和運算均有限） 團隊在預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並追蹤一段時間內的生產力提升和錯誤成本時，通常會獲得更好的結果。
深度可分離卷積實踐
Xception 大规模应用它们来提高 ImageNet 的准确性，同时控制参数计数。
Xception 大规模应用它们来提高 ImageNet 的准确性，同时控制参数计数。當團隊預先定義品質閾值、為邊緣情況保留人工升級路徑並追蹤一段時間內的生產力增益和錯誤成本時，通常會獲得更好的結果。
風險與防護欄
優化一項基準測試可以隱藏更廣泛的系統弱點。
基礎設施和維護成本常常被低估。
隨著系統變得更加複雜，安全性和可觀察性差距可能會擴大。
實施路線圖
在實施之前定義延遲、品質和成本目標。
在實施之前定義延遲、品質和成本目標。將每個步驟視為證據門：如果不符合標準，則暫停推出，縮小差距，然後再擴大使用。
在實際負載和資料條件下進行基準測試。
在實際負載和資料條件下進行基準測試。將每個步驟視為證據門：如果不符合標準，則暫停推出，縮小差距，然後再擴大使用。
儀器監控錯誤、漂移和使用者影響。
儀器監控錯誤、漂移和使用者影響。將每個步驟視為證據門：如果不符合標準，則暫停推出，縮小差距，然後再擴大使用。
在擴展之前準備回滾和事件回應路徑。
在擴展之前準備回滾和事件回應路徑。將每個步驟視為證據門：如果不符合標準，則暫停推出，縮小差距，然後再擴大使用。