闵可夫斯基引擎Minkowski Engine

闵可夫斯基引擎Minkowski Engine

Minkowski引擎是一个用于稀疏张量的自动微分库。它支持所有标准神经网络层，例如对稀疏张量的卷积，池化，解池和广播操作。有关更多信息，请访问文档页面。

pip install git+https://github.com/NVIDIA/MinkowskiEngine.git

 稀疏张量网络：空间稀疏张量的神经网络

压缩神经网络以加快推理速度并最小化内存占用已被广泛研究。用于模型压缩的流行技术之一是修剪卷积网络中的权重，也被称为稀疏卷积网络。用于模型压缩的这种参数空间稀疏性压缩在密集张量上运行的网络，并且这些网络的所有中间激活也是密集张量。

但是，在这项工作中，专注于空间稀疏的数据，尤其是空间稀疏的高维输入。还可以将这些数据表示为稀疏张量，并且这些稀疏张量在3D感知，配准和统计数据等高维问题中很常见。将专门用于这些输入的神经网络定义为稀疏张量网络，这些稀疏张量网络处理并生成稀疏张量作为输出。为了构建稀疏张量网络，建立了所有标准的神经网络层，例如MLP，非线性，卷积，规范化，池化操作，就像在密集张量上定义，并在Minkowski引擎中实现的方法一样。

在下面的稀疏张量卷积上可视化了一个稀疏张量网络操作。稀疏张量上的卷积层与密集张量上的卷积层相似。但是，在稀疏张量上，在一些指定点上计算卷积输出，这些点可以在广义卷积中进行控制。

特征

• 无限的高维稀疏张量支持
• 所有标准神经网络层（卷积，池化，广播等）
• 动态计算图
• 自定义内核形状
• 多GPU训练
• 多线程内核映射
• 多线程编译
• 高度优化的GPU内核

Requirements

• Ubuntu >= 14.04
• 11.1 > CUDA >= 10.1.243
• pytorch >= 1.5
• python >= 3.6
• GCC >= 7

Pip

MinkowskiEngine是通过PyPI MinkowskiEngine分发的，可以使用简单安装pip。按照说明安装pytorch 。接下来，安装openblas。

sudo apt install libopenblas-dev

pip install torch

pip install -U MinkowskiEngine --install-option="--blas=openblas" -v

# For pip installation from the latest source

# pip install -U git+https://github.com/NVIDIA/MinkowskiEngine

If you want to specify arguments for the setup script, please refer to the following command.

# Uncomment some options if things don't work

pip install -U git+https://github.com/NVIDIA/MinkowskiEngine 

#                            # uncomment the following line if you want to force cuda installation

#                           --install-option="--force_cuda" 

#                            # uncomment the following line if you want to force no cuda installation. force_cuda supercedes cpu_only

#                           --install-option="--cpu_only" 

#                            # uncomment the following line when torch fails to find cuda_home.

#                           --install-option="--cuda_home=/usr/local/cuda" 

#                            # uncomment the following line to override to openblas, atlas, mkl, blas

#                           --install-option="--blas=openblas" 

快速启动

要使用Minkowski引擎，首先需要导入引擎。然后，将需要定义网络。如果没有量化数据，则需要将（空间）数据体素化或量化为稀疏张量。幸运的是，Minkowski引擎提供了量化功能（MinkowskiEngine.utils.sparse_quantize）。

Anaconda

We recommend python>=3.6 for installation. First, follow the anaconda documentation to install anaconda on your computer.

sudo apt install libopenblas-dev

conda create -n py3-mink python=3.8

conda activate py3-mink

conda install numpy mkl-include pytorch cudatoolkit=11.0 -c pytorch

pip install -U git+https://github.com/NVIDIA/MinkowskiEngine

System Python

Like the anaconda installation, make sure that you install pytorch with the same CUDA version that nvcc uses.

# install system requirements

sudo apt install python3-dev libopenblas-dev

# Skip if you already have pip installed on your python3

curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py | python3

# Get pip and install python requirements

python3 -m pip install torch numpy

git clone https://github.com/NVIDIA/MinkowskiEngine.git

cd MinkowskiEngine

python setup.py install

# To specify blas, CUDA_HOME and force CUDA installation, use the following command

# python setup.py install --blas=openblas --cuda_home=/usr/local/cuda --force_cuda

Creating a Network

import torch.nn as nn

import MinkowskiEngine as ME

class ExampleNetwork(ME.MinkowskiNetwork):

    def __init__(self, in_feat, out_feat, D):

        super(ExampleNetwork, self).__init__(D)

        self.conv1 = nn.Sequential(

            ME.MinkowskiConvolution(

                in_channels=in_feat,

                out_channels=64,

                kernel_size=3,

                stride=2,

                dilation=1,

                has_bias=False,

                dimension=D),

            ME.MinkowskiBatchNorm(64),

            ME.MinkowskiReLU())

        self.conv2 = nn.Sequential(

            ME.MinkowskiConvolution(

                in_channels=64,

                out_channels=128,

                kernel_size=3,

                stride=2,

                dimension=D),

            ME.MinkowskiBatchNorm(128),

            ME.MinkowskiReLU())

        self.pooling = ME.MinkowskiGlobalPooling()

        self.linear = ME.MinkowskiLinear(128, out_feat)

    def forward(self, x):

        out = self.conv1(x)

        out = self.conv2(out)

        out = self.pooling(out)

        return self.linear(out)

Forward and backward using the custom network

    # loss and network

    criterion = nn.CrossEntropyLoss()

    net = ExampleNetwork(in_feat=3, out_feat=5, D=2)

    print(net)

    # a data loader must return a tuple of coords, features, and labels.

    coords, feat, label = data_loader()

    input = ME.SparseTensor(feat, coords=coords)

    # Forward

    output = net(input)

    # Loss

    loss = criterion(output.F, label)