Vision Transformers (ViTs) can learn strong image-level representations while their patch representations become less effective for dense prediction during prolonged training. We revisit this dense degradation phenomenon and argue that it is not fully explained by high-norm artifacts alone. Instead, we characterize \emph{semantic diffusion}: an optimization shortcut in which global semantic information spreads through patch tokens beyond what is locally justified. Our analysis shows that dense representation quality is not captured by locality alone: shallow features can remain better aligned with foreground regions yet underperform deeper features, and \texttt{[CLS]} features remain complementary for dense prediction. These observations suggest that the goal should not be to remove global context, but to make token interactions more selective. We therefore study sparse attention as a minimal intervention, replacing softmax attention with entmax-1.5 while preserving global token connectivity. On DINOv1 ViT-S/16 trained for 200 epochs on ImageNet-1K, this change preserves ImageNet linear probing accuracy and substantially improves semantic segmentation performance: VOC mIoU increases from 42.80 to 48.78, ADE20K from 19.85 to 21.97, and Cityscapes from 36.79 to 37.87. These results suggest that selective token mixing is a simple and effective bias for improving dense ViT representations.


翻译:视觉Transformer(ViT)能够学习强图像级表示,但在长时间训练过程中,其补丁表示在密集预测任务中会变得效果不佳。我们重新审视这一密集退化现象,并认为其不能仅由高范数伪影完全解释。相反,我们将其表征为“语义扩散”:一种优化捷径,其中全局语义信息通过补丁令牌传播,超出了局部合理的范围。我们的分析表明,密集表示质量不能仅由局部性来衡量:浅层特征虽能与前景区域保持更好对齐但性能不如深层特征,而[CLS]特征在密集预测中仍保持互补性。这些观察表明,目标不应是消除全局上下文,而是使令牌交互更具选择性。因此,我们研究稀疏注意力作为最小干预手段,在保持全局令牌连通性的同时,用entmax-1.5替代softmax注意力。在ImageNet-1K上训练200个epoch的DINOv1 ViT-S/16上,这一改变保持了ImageNet线性探测准确率,并显著提升了语义分割性能:VOC mIoU从42.80提升至48.78,ADE20K从19.85提升至21.97,Cityscapes从36.79提升至37.87。这些结果表明,选择性令牌混合是改进密集ViT表示的简单有效偏置。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2024】注意力迁移对视觉Transformer的惊人有效性研究
用于识别任务的视觉 Transformer 综述
专知会员服务
75+阅读 · 2023年2月25日
最新《Transformers》报告,Google Lucas Beyer 报告
专知会员服务
69+阅读 · 2022年9月13日
【ICLR2022】Vision Transformer 模型工作机制的最新理论
专知会员服务
43+阅读 · 2022年2月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
【Tutorial】计算机视觉中的Transformer,98页ppt
专知
21+阅读 · 2021年10月25日
深度学习的下一步:Transformer和注意力机制
云头条
56+阅读 · 2019年9月14日
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关资讯
【Tutorial】计算机视觉中的Transformer,98页ppt
专知
21+阅读 · 2021年10月25日
深度学习的下一步:Transformer和注意力机制
云头条
56+阅读 · 2019年9月14日
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员