关于深度学习:DALLE2是如何工作的以及部署自己的DALLE模型

DALL·E- 2 能够通过自然语言的形容创立事实的图像。Openai 公布了 dall·e- 2 的 Beta 版。在本文中，咱们将认真钻研 DALL·E- 2 的原始钻研论文，并理解其确切的工作形式。因为并没有凋谢源代码，Boris Dayma 等人依据论文创立了一个迷你然而开源的模型 Dall·E Mini（命名为 Craiyon），并且在 craiyon.com 上提供了一个 DEMO。

在本文中，咱们还将应用 Meadowrun（一个开源库，能够轻松地在云中运行 Python 代码）把 DALL·E Mini 生成的图像输出到其余图像处理模型 (GLID-3-xl 和 SwinIR) 中来进步生成图像的品质，通过这种形式来演示如何将开源的 ML 模型部署到咱们的云服务器上（AWS 的 EC2）。

DALL·E- 2 论文要点

DALL·E- 2 基于以前提出的 unCLIP 模型，而 unCLIP 模型实质上是对 GLIDE 模型 [4] 的增强版，通过在文本到图像生成流程中增加基于预训练的 CLIP 模型的图像嵌入。

与 GLIDE 相比，unCLIP 能够生成更多样化的图像，在照片真实感和题目相似性方面损失最小。unCLIP 中的解码器也能够产生多种不同图像，并且能够同时进行文本到图像和图像到图像的生成。

unCLIP 框架

为了对给定的文本生成图像，提出了两阶段的过程:

1)应用先验编码器将文本编码到图像嵌入空间

2)应用图像扩散解码器依据图像嵌入生成图像。

因为它是通过反转 CLIP 图像编码器来生成图像的，因而本文将该框架命名为 unCLIP。

CLIP[3]能够独特学习文本和图像的示意模式，如上图（虚线上方）所示将一对（文本，图像）对雷同的嵌入空间进行编码。

训练过程

给定一个（图像 x，文本 y）对，首先获取图像和文本嵌入，称为 zᵢ= clip（x），zₜ= clip（y）。

先验：p（zᵢ| y，zₜ）产生图像嵌入 zᵢ条件 y。

解码器：P（X |Zᵢ，Y），依据图像嵌入 zᵢ(和可选的文本题目 y)产生图像。

p（x | y）= p（x | y，zₜ）= p（x |zᵢ，y）p（zᵢ| y，zₜ）

训练细节

应用 CLIP 数据 [3] 和 DALL-E[2]数据 (共计 650M 图像) 进行训练。

VIT-H/16 图像编码器：输出为 256×256 图像，总计 32 层 transformers，嵌入尺寸为 1280。

GPT 文本编码器：具备 1024 个嵌入和 24 层 transformers 解码器。

CLIP Model 训练实现后，先验模型、解码器模型和上采样模型都只在 DALL- E 数据集 (总共约 250M 幅) 上训练。

解码器模型是一个 3.5B 的 Glide 模型，蕴含两个模块：1.2B 24 层 transformers 文本编码器和 2.3B 的 ADM 模型。在训练期间，有 50%的概率删除题目，有 10%概率删除图像的嵌入。

为了生成高分辨率图像，作者训练了两个 UPS 采样器模型。两者都应用 ADMNET 体系结构。第一个将图像从 64×64 到 256×256，第二个图像从 256×256 到 1024×1024。

对 GLIDE 模型的改良

与 Glide 相比，Unclip 通过训练先验模型进一步生成了一些示例图像嵌入。因而解码器（ADM 模型）应用了所有输出，包含文本和“假”图像嵌入，生成最终图像。

下面咱们对 DALLE 有了一个大抵的介绍，上面咱们看看如何部署咱们本人的模型

部署 dall·e mini（craiyon）

本文的这部分将介绍不须要 $ 1,700 GPU，就能够部署本人的 dall·e mini 模型，咱们将展现如何运行 Saharmor/Dalle-Playground，并且将 DALL·E Mini 代码包装成一个 HTTP API，而后通过一个简略的网页来调用该 API 生成图像。

Dalle-Playground 提供了一个能够在 Google Colab 中运行的 Jupyter Notebook。然而如果你想长期应用，有时候就会遇到 COLAB 的动静应用限度。这就须要你降级到 Colab Pro（$ 9.99/ 月）或 COLAB PRO+（$ 49.99/ 月），然而咱们能够通过间接应用 AWS，花几分钱就能搞定这个事。

后期筹备

首先，你须要一个 AWS 账户。如果以前从未在 AWS 上应用过 GPU 实例则须要减少配额。AWS 帐户在每个地区都有限度特定实例类型的配额。GPU 实例配额共有 4 个:

L-3819A6DF:“所有 G 和 VT 实例申请”

L-7212CCBC:“所有 P 实例申请”

L-DB2E81BA:“按需运行 G 和 VT 实例”

L-417A185B:“按需运行 P 实例”

对于一个新的 EC2 帐户，这些都设置为 0，所以如果你运行代码如果失去这个音讯，阐明须要首先申请配额

Unable to launch new g4dn.xlarge spot instances due to the L-3819A6DF quota which is set to 0. This means you cannot have more than 0 CPUs across all of your spot instances from the g, vt instance families. This quota is currently met. Run `aws service-quotas request-service-quota-increase --service-code ec2 --quota-code L-3819A6DF --desired-value X` to set the quota to X, where X is larger than the current quota. (Note that terminated instances sometimes count against this limit: https://stackoverflow.com/a/54538652/908704 Also, quota increases are not granted immediately.)

能够点击下面的 stackoverflow 链接来理解如何申请减少配额。然而申请配额是须要审核的所以个别会要等 1 - 2 天。

而后就是须要装置 Meadowrun。上面是一个在 Linux 中应用 pip 的例子:

$ python3 -m venv meadowrun-venv
$ source meadowrun-venv/bin/activate
$ pip install meadowrun
$ meadowrun-manage-ec2 install --allow-authorize-ips

运行 dall·e mini

下面筹备实现后就能够运行 Dalle-Playground 的后端了

mport asyncio
import meadowrun

async def run_dallemini():
    return await meadowrun.run_command(
        "python backend/app.py --port 8080 --model_version mini",
        meadowrun.AllocCloudInstance("EC2"),
        meadowrun.Resources(
            logical_cpu=1,
            memory_gb=16,
            max_eviction_rate=80,
            gpu_memory=4,
            flags="nvidia"
        ),
        meadowrun.Deployment.git_repo(
            "https://github.com/hrichardlee/dalle-playground",
            interpreter=meadowrun.PipRequirementsFile("backend/requirements.txt", "3.9")
        ),
        ports=8080
    )

asyncio.run(run_dallemini())

下面的代码性能如下：

• run_command 通知 Meadowrun 在 EC2 实例上运行 Python Backend/app.py-port 8080 -model_version mini。这段代码应用 Dalle-playground 后端在端口 8080 上启动了 Dall·e Mini 的迷你版本。这个迷你版本比 Dall·e Mini 的超大（Mega）版本小 27 倍，尽管性能有一些损失，然而占用的资源很少，不便咱们应用。
• 接下来的几行通知 Meadowrun 咱们对云服务的要求是什么：1 CPU，16 GB 内存，并且咱们申请的是可能承受概率 80%中断的抢占实例，抢占实例可能会因为他人的高竞价而中断，如果不想被中断则能够将 max_eviction_rate 更改为 0，也就是咱们当初想要一个按需实例。然而因为按需的破费比拟多，所以 Dall·e Mini 的最低要求是至多 4GB GPU 内存的 NVIDIA GPU。
• 上面就是在 https://github.com/hrichardle… repo 中下载代码，而后装置相应的 python 包，然而这里须要进行一个批改，以将 jax [cuda]软件包增加到 requiending.txt 文件中。JAX 是 Google 的机器学习库，大抵相当于 Tensorflow 或 Pytorch。
• 最初，就是在机器上关上 8080 端口，这样内部能够进行拜访。

运行下面的代码，如果看到相似的输入，阐明曾经能够启动了实例

Launched a new instance for the job: ec2-3-138-184-193.us-east-2.compute.amazonaws.com: g4dn.xlarge (4.0 CPU, 16.0 GB, 1.0 GPU), spot ($0.1578/hr, 61.0% chance of interruption), will run 1 workers

Meadowrun 通知咱们这个实例将破费咱们多少钱(每小时只有 15 美分!)

Building python environment in container eccac6...

接下来，Meadowrun 会基于咱们指定的 requirements.txt 文件的内容构建一个容器。这会破费一些工夫然而在构建实现后 Meadowrun 会对容器的镜像进行缓存（除非 requirements.txt 文件更改，否则不会从新构建）。然而如果有一段时间不必这个镜像，Meadowrun 也会将其清理。

--> Starting DALL-E Server. This might take up to two minutes.

如果你看到下面的音讯，阐明 dalle-playground 曾经胜利下载了，然而它须要进行几分钟的初始化。

--> DALL-E Server is up and running!

这句话阐明曾经胜利运行了，最初就是须要在本地机器上运行前端，而后调用咱们方才运行好的后端代码，如果你没有 npm，还须要装置 node.js:

git clone https://github.com/saharmor/dalle-playground
cd dalle-playground/interface
npm start

在本地运行的前端页面中须要输出咱们方才构建的后端地址，例如 http://xxx.us-east-2.compute…., 如下图所示

咱们输出：olive oil and vinegar drizzled on a plate in the shape of the solar system，看看后果

咱们本人的服务曾经失常的运行了，当初看看成果，在第一组图像中，咱们显然有一个蝙蝠侠般的人物，但他并没有真的在祷告。在第二组图像中，看起来咱们要么失去橄榄油，要么失去行星，但他们也没有在同一幅图像中同时呈现。这可能是因为咱们用的是迷你版的起因，上面让咱们看看“超级”版本的 DALL·E Mini 是否能做得更好。

DALL·E Mega

dall·e Mega 是 Dall·e Mini 的超大版本（超大杯），这意味着它们的体系结构类似，但参数更多。从实践上讲，咱们能够在下面代码中 -model_version mega_full 替换 – model_version mini 就能够。然而这样 Dalle-playground 初始化代码大概须要 45 分钟。因为 Mega 版的预训练文件有 10GB 而咱们下载的带宽只有 35 Mbps。

为了省钱咱们对 Dalle-playground 进行了一些调整，将模型先缓存到 S3 中，再从 S3 中下载。cache_in_s3.py 能够调用 wandb.Api().artifact(” dale -mini/ dale -mini/mega-1:latest”).download()下载预训练模型，而后上传到 S3 中。

要应用 S3 咱们就要创立一个 S3 bucket，并赋予 Meadowrun EC2 角色拜访它：

aws s3 mb s3://meadowrun-dallemini
meadowrun-manage-ec2 grant-permission-to-s3-bucket meadowrun-dallemini

S3 bucket 名称须要全局惟一，而后应用 Meadowrun 在一台更便宜的机器上启动长时间运行的下载工作，下载很简略，只须要很小的内存，也不须要 GPU：

import asyncio
import meadowrun

async def cache_pretrained_model_in_s3():
    return await meadowrun.run_command(
        "python backend/cache_in_s3.py --model_version mega_full --s3_bucket meadowrun-dallemini --s3_bucket_region us-east-2",
        meadowrun.AllocCloudInstance("EC2"),
        meadowrun.Resources(1, 2, 80),
        meadowrun.Deployment.git_repo(
            "https://github.com/hrichardlee/dalle-playground",
            branch="s3cache",
            interpreter=meadowrun.PipRequirementsFile("backend/requirements_for_caching.txt", "3.9")
        )
    )

asyncio.run(cache_pretrained_model_in_s3())

而后就是批改模型代码，让它从 S3 而不是从 wandb 下载文件，并且咱们应用 /meadowrun/machine_cache 文件夹，该文件夹能够在一台机器上由 meadowrun 的所有容器共享。这样在同一台机器上屡次运行同一个容器，就不须要从新下载这些文件了。

import asyncio
import meadowrun

async def run_dallemega():
    return await meadowrun.run_command(
        "python backend/app.py --port 8080 --model_version mega_full --s3_bucket meadowrun-dallemini --s3_bucket_region us-east-2",
        meadowrun.AllocCloudInstance("EC2"),
        meadowrun.Resources(1, 32, 80, gpu_memory=12, flags="nvidia"),
        meadowrun.Deployment.git_repo(
            "https://github.com/hrichardlee/dalle-playground",
            branch="s3cache",
            interpreter=meadowrun.PipRequirementsFile("backend/requirements.txt", "3.9")
        ),
        ports=8080
    )

asyncio.run(run_dallemega())

最初须要留神的是：Meadowrun 的装置会设置了一个 AWS Lambda 并且定期运行，如果有一段时间没有运行作业，它会主动清理实例。当然你也能够手动清理实例, 命令如下：

meadowrun-manage-ec2 clean

上面看看成果：

看样子很不错了，然而这些图像还不能与 OpenAI 的 DALL·E 等量齐观，因为咱们本人也没法像 OpenAI 的 DALL·E 那样训练模型，但咱们能够尝试增加一个扩散模型来改良图像中的更精密的细节。咱们还将增加一个模型来放大图像，因为它们当初只有 256×256 像素。

构建咱们本人的图像生成模型

在本文的后半局部，咱们将应用 meadowdata/meadowrun-dallemini-demo，来优化模型生成的图像，这个想法来自于 jina-ai/dalle-flow。

DALL·E Mini: 咱们在文章的上半局部曾经做了介绍了，DALL·E 是两种模型的组合。第一个模型以图像为训练对象，学习如何将图像“压缩”为向量，而后将这些向量“解压缩”回原始图像。第二个模型在图像 / 题目对上进行训练，并学习如何将题目转换为图像向量。训练完结后，咱们能够在第二个模型中输出新的文本并产生一个图像向量，而后将该图像向量输出到第一个模型中，产生一个新的图像。

GLID-3-xl: 扩散模型。扩散模型是通过，含糊（又名扩散）图像并在原始 / 含糊图像对上训练模型来训练的。该模型学会从含糊版本重建原始图像。扩散模型可用于各种工作，咱们这里将应用 GLID-3-XL 优化图像中的细节。

SwinIR: 图像缩放模型(又叫图像复原)。图像复原模型是通过对图像进行降尺度解决来训练的。该模型学习从放大后的图像产生原始的高分辨率图像。

git clone https://github.com/meadowdata/meadowrun-dallemini-demo
cd meadowrun-dallemini-demo
# assuming you are already in a virtualenv from before
pip install -r local_requirements.txt
jupyter notebook

咱们编辑 S3_BUCKET_NAME 和 S3_BUCKET_REGION，以匹配在下面中创立的存储桶。

咱们这里对一些重要的代码所做简略的正文：

调整了所有模型随附的示例代码减少了 S3 缓存的局部，并在 dalle_wrapper.py，glid3xl_wrapper.py 和 swinir_wrapper.py 中提供易于应用的接口。

所有模型在 Linux 以外的任何其余操作上都可能无奈运行，所以将 local_requirement.txt 从 model_requirentess.txt 离开，这样在 Windows 或 Mac 上也都没有问题了。

当初这些模型是作为批处理作业来运行的，Meadowrun 将重用单个 EC2 实例。如果你有趣味（钱）也能够应用 meadow.run_map 在多台 GPU 机器上并行运行这些模型。

让咱们看看后果吧!DALL·E Mini 生成 8 张图片:

咱们抉择一张图片时，GLID-3-xl 会依据抉择的图片生成 8 张新的图片。

而后咱们抉择其中一张图片，并将其从 256×256 降级到 1024×1024 像素:

看着还不错啊，

以下是 OpenAI 的 DALL·E 从雷同的内容:

看看另外一个的比拟：

这是 OpenAI 的

OpenAI 的 DALL·E 的成果还是最好的，毕竟鼎力出奇观么。然而通过咱们优化的 DALL·E Mini 也还过的去，毕竟是开源的并且随着一直的训练它会变得更好。

总结

这篇文章介绍 DALL·E- 2 论文的一些要点，并且演示了如何应用 Meadowrun 来部署他的一个开源版本的实现，如果你有趣味，能够依照咱们提供的流程搭建一个属于本人的图像生成服务。

援用：

[1] Aditya Ramesh et al.“Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents.”arXiv:2204.06125, 2022

[2] Aditya Ramesh et al.“Zero-Shot Text-to-Image Generation.”arXiv:2102.12092, 2021.

[3] Alec Radford et al.“Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision.”arXiv:2103.00020, 2021.

[4] Alex Nichol et al.“GLIDE: Towards Photorealistic Image Generation and Editing with Text-Guided Diffusion Models.”arXiv:2112.10741, 2021.

[5] https://avoid.overfit.cn/post/8f08832ec42d402a836a5c3f5ee0440d