深度学习领域，最惊艳的论文！

转自 | 机器学习算法与Python实战

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科研路上我们往往会读到让自己觉得想法很惊艳的论文，心中对不同的论文也会有一个排名，以下介绍了一些知乎作者心中白月光般存在的深度学习领域论文，看看是否你们拥有同样心目中的The one。

提名一

ResNet和Transformer

作者：王晋东不在家

时至今日，许多大领域都离不开这两种结构。Transformer更是从NLP领域走入了CV领域，大有一统天下之势。

ResNet大道至简，更倾向于从原来的CNN结构设计出发，通过大量的实验和分析，添加了skip connection，一招封神。

Transformer则另起炉灶，干脆完全抛弃了RNN的结构，从根本上尝试self-attn加全连接层对于序列建模的能力。

今日的你或许通过实验可以大概搞出来ResNet的skip connection结构，但是能想出来跟transformer一样完全不用RNN、并能让这种当时看来“非主流”的结构work的比RNN还好，就能称得上是天才了。

这其中，固然要有科研的敏锐嗅觉，更多的还是源于超强的代码能力，以及愿意为你这种尝试提供资金和设备支持的大环境。

所以说，要想取得绝对的成功，天时（CNN与NLP发展的大环境）、地利（所在单位的资源投入）、人和（老板与同事的支持），三者缺一不可。

提名二

DUT（视频增稳）

作者：rainy

来分享一篇小众方向（视频增稳/Video Stabilization）的论文，可能不是那种推动领域进步的爆炸性工作，这篇论文我认为是一篇比较不错的把传统方法deep化的工作。

DUT: Learning Video Stabilization by Simply Watching Unstable Videos

https://arxiv.org/pdf/2011.14574.pdf

看样子应该是投稿CVPR21，已开源。

https://github.com/Annbless/DUTCode

首先介绍一下视频增稳的定义，如名称所示，视频增稳即为输入一系列连续的，非平稳（抖动较大）的视频帧，输出一系列连续的，平稳的视频帧。

由于方向有点略微小众，因此该领域之前的工作（基于深度学习）可以简单分为基于GAN的直接生成，基于光流的warp，基于插帧（其实也是基于光流的warp）这么几类。这些论文将视频增稳看做了“视频帧生成问题”，但是理想的视频增稳工作应该看做“轨迹平滑”问题更为合适。

而在深度学习之前刘帅成（http://www.liushuaicheng.org/）大神做了一系列的视频增稳的工作，其中work的即为meshflow。这里贴一个meshflow解读的链接

https://www.yuque.com/u452427/ling/qs0inc

总结一下，meshflow主要的流程为“估计光流-->估计关键点并筛选出关键点的光流-->基于关键点光流得到mesh中每一个格点的motion/轨迹-->进行轨迹平滑并得到平滑后的轨迹/每一个格点的motion-->基于motion得到满足平滑轨迹的视频帧”。

总结了meshflow之后，这篇DUT主要进行的工作其实很简单，在meshflow的框架下，将其中所有的模块都deep化：

LK光流---->PWCNet

SIFT关键点----->RFNet

基于Median Filters的轨迹平滑------>可学习的1D卷积

除此之外，由于原始的meshflow是基于优化的方法，因此DUT在替换了模块之后依旧保留了原始的约束项，并且可以使用无监督的方式完成训练，效果也好于一票supervised的方法。

提名三

可形变卷积（DCN）

作者：陀飞轮

当年看Deformable Convolutional Networks(DCN)的时候最为惊艳，可能看过的文章少，这种打破固定尺寸和位置的卷积方式，让我感觉非常惊叹，网络怎么能够在没有直接监督的情况下，学习到不同位置的offset的，然后可视化出来，能够使得offset后的位置能够刚好捕捉到不同尺寸的物体，太精彩了！

提名四

深度学习框架、图像识别、图像生成、模型优化 、自然语言处理

作者：叶小飞

我想从深度学习框架、图像识别、图像生成、模型优化 、自然语言处理五个领域评选出一篇最惊艳的论文， 并且对每一篇论文都赋予一个武侠小说里对应的绝顶武功，以此来表达我的膜拜与狂热。

深度学习框架

• 论文名称：Caffe: Convolutional Architecture for Fast Feature Embedding

• 论文链接：https://arxiv.org/abs/1408.5093

• 惊艳理由：在那个大家都用matlab和自己diy深度学习框架的年代，贾大神的Caffe横空出世，为深度学习领域创立了一个通用、易拓展的框架，使复现、开发各种新型算法变得更加容易，可以说是开山鼻祖。

• 对标武功：《天龙八部》内的易筋经。易筋锻骨，重塑七经，这不正和caffe的效用不谋而合？caffe不就相当于重塑了深度学习的筋骨，使得后续各种五花八门的算法变得可能实现？

图像识别

• 论文名称：Deep Residual Learning for Image Recognition

• 论文链接：https://arxiv.org/pdf/1512.03385.pdf

• 惊艳理由：一个简简单单的skip connection一招制敌，优雅至极，直接将CNN的表现提升了一个大档次。

• 对标武功：《天涯明月刀》里傅红雪的刀法。傅红雪的武功就一招——拔刀收刀，简单却致命，正如resnet的skip connection. 这一刀是傅红雪拔了千万次刀后凝练的精魂，正与skip connection是作者做了无数实验与分析后凝练的结构如出一辙。

图像生成

• 论文名称：Generative Adversarial Networks

• 论文链接：https://arxiv.org/abs/1406.2661

• 惊艳理由：Encoder-decoder 出现已久， 分类器出现也很久，Goodfellow却是真正意义上把这二者完美结合起来的第一人，是现如今图像视频模拟生成的鼻祖。

• 对标武功：《射雕英雄传》里的左右互博。老顽童让左手和右手打架，结果两只手突飞猛进，Goodfellow 让generator 和discriminator 互相打架，结果两个模型变得越来越强，最后甚至可以以假乱真。

模型优化

• 论文名称：Distilling the Knowledge in a Neural Network

• 论文链接：https://arxiv.org/pdf/1503.02531.pdf

• 惊艳理由:  知识蒸馏的开山之作，在不增加任何online inference资源的情况下，让模型得到极大优化。

• 对标武功：《天龙八部》里的北冥神功。段誉吸各个高手的内功变成了天龙三绝之一，student net吸取teacher net的知识变成了更robust的模型。

自然语言处理

• 论文名称：Language Models are Few-Shot Learners（GPT-3）

• 论文链接：https://arxiv.org/pdf/2005.14165.pdf

• 惊艳理由：在看到这篇论文之前，我做梦也想不到一个NLP模型居然有175亿个参数，可以说是深度学习里的暴力美学的极致了。

• 对标武功：降龙十八掌。降龙十八掌刚猛无双，遇到强敌以刚劲的掌力与无所畏惧的气势压倒对方。GPT-3庞大无比，遇到语言数据以175亿的模型参数与超出想象的计算资源死磕硬刚。如果乔峰是个深度学习科学家，一定会爱死这个模型。

提名五

CAM，class activation map

作者：Ferenas

那就从我的研究领域中挑一个出来吧，我的研究方向是基于image-level的弱监督语义分割，（貌似这个点近两年趋势渐淡），而其中令我最惊艳的就是CAM，class activation map

文章题目叫Learning Deep Features for Discriminative Localization，google百度一下都可以找到。这篇文章其实是想探究我们的CNN在学习图像的时候到底重点关注在哪个部分。这里抛开论文里面的繁琐的数学解释啥的（大家可以看看原论文），最后论文用一张图表示了这个大概是怎么样的一个过程。

对你没有看错，图像关注的部分就是将该类的fc层中的权重和feature maps对应加权求和就行了。说实话我觉得这个真的是经过很多实验才发现的idea。因此通过这个CAM我们便可知这个网络到底在学什么东西。

至于后面CAM变体例如grad-cam等大家可以去查阅了解。通过这个惊艳的CAM，我觉得是开了基于弱监督图像分割领域的先河，简直是祖先级别的神工作。

为什么这么说呢，基于image-level的弱监督分割旨在仅通过分类标签而生成对应的分割标签图，（毕竟手工标记分割图上的像素太烧钱了呀哈哈哈 ）你看看CAM，如果通过阈值一下的话，那些热点处的不就可以作为置信度高的前景像素标签了嘛！！！

于是你便可以看到大量的弱监督领域分割之作都是在这个CAM之上完成的。不仅如此，CAM也在可解释领域中被作为一种基本的工具。这篇五年前的文章至今仍在视觉领域中放光发热，让很多的学者以此为基石展开研究。

我也是很感谢这篇工作让我接触到弱监督领域。毕竟是我转做计算机视觉读的第一篇文章hhhh，所以，thank you, CAM！

参考链接：

回答1-王晋东不在家：

https://www.zhihu.com/question/440729199/answer/1697212235

回答2-rainy：

https://www.zhihu.com/question/440729199/answer/1693346011

回答3-陀飞轮：

https://www.zhihu.com/question/440729199/answer/1695810150

回答4-叶小飞：

https://www.zhihu.com/question/440729199/answer/1698687630

回答5-Ferenas：

https://www.zhihu.com/question/440729199/answer/1695809572

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