learning transferable visual models from natural language supervision
高新能的迁移学习模型，结合了文本和图像信息
CLIP不在imagenet 128k的数据集上做预训练，能取得与预训练的ResNet50有同样的效果
clip的监督信号来自自然语言处理
网络的输入是图片-文本对，分别经过encoder提取特征，这个encoder可以是一个resnet，或者是一个vision transformer。然后在这些特征上进行对比学习，文本里的encoder可以是CBOW或者是tesxt trnaosformer。
在clip的对比学习中，配对的样本是正样本，如上图左矩阵中对角线的部分，所以共有n^2-n个副样本，clip的训练是在4亿张数据上进行的
clip的推理
Prompt template: 首先使用一组单词，将之加入句式中组成句子，然后进入test encoder编码器抽取特征，其实直接使用单词抽取特征也是可以的，但是clip在训练的过程中，text encoder接受的是一组句子，所以推理为了与训练的过程保持一致，还是采取了将单词编码成句子的方式。
于是将imagenet上1000类的图片，编码成这样的1000类文本特征。
在分类过程中，网络接受任意一张图片，经过image encoder抽取特征，将得到的特征与文本特征计算 cosine similarity，取出最相似的文本特征，就得到了那个对应的类别。
在Prompt template的过程中，类别单词可以不仅限于imageent的1000类，所以clip做到了类别的拓展。 这是之前任何一个在imagenet上预；训练的模型都做不到的，摆脱了categorical label的限制。
由于clip把视觉的语义和文字的语义联系到了一起，学习到的特征语义性非常强，迁移的效果也非常好。
clip的有趣应用
style clip：把stylegan和clip结合到了一起，使用文字信息引导图像的生成
clip draw:做法更简单，用文字信息生成抽象的画，在普通的gpu上不到一分钟就可以生成
open-vocabulary object detection via vision and language knowledge distillation: 使用clip来做目标检测，
原来的目标检测只能分辨玩具，clip的数据能做更细粒度的分类
github：johanmodin/clifs 用于视频检索，直接输入关键词，网络模型就检索视频里的每一帧，与文本特征相匹配，返回包含检索目标的图片。
———————————————————————————————————————————
有限制的类别限制了模型的泛化性，灵感来自于自然语言处理。
在自然语言处理的自监督训练模型中，不论使用atuoregessive（自回归预测）还是masked language（掩码完形填空）的方式，目标函数与下游任务无关，目的仅仅在于提取出一个高效有用的特征
作者尝试了小模型resnet 大模型vision transformer两种模型，结果发现迁移学习的性能和网络模型的大小是成正比的
作者为了进一步验证clip学习到特征的有效性，尝试了liner-prob，在模型训练好了之后，freeze the backbone，只训练分类头，发现clip也比之前的工作性能好，计算更高效。
这种多模态模型的训练是很困难的，首先作者借鉴了VirTex的多模态训练工作，在图像中使用CNN进行训练，在文本中使用Transformer训练。同时对比学习对无监督的训练也有诸多好处，把预测性任务转为对比学习的任务之后，学习效率提高了4倍
由于数据集过大，temperature被设计为一个可学习的参数，没有调节。除了使用random crop之外没有使用其他数据增强的方式，在moco simlcr中十分重要的非线性投射层，也被简化为了linear-projection
有关如何在多个gpu上训练大模型
第3节
zero-shot研究动机，原来的对比学习目标都是抽取特征，如moco simCLR DINO这些方法，但是对比学习想迁移到其他数据还是需要有标签的finetune，还有可能遇到数据集不好迁移，distribution shift的问题。那如何只做一次 训练一个模型，这就是zero-shot transfer。
Prompt engineering :一个模型微调中很流行的概念，在CLIP中，就是使用文本信息引导图片分类
另外，如果使用一个单词作为图片的prompt，经常会有歧义性的这个问题
所以把每一个单词都放到提示模板里 "a photo of {label}"，具体的使用中，作者使用了80个这样的模板，最后把结果综合起来会是更好的结果
CLIP的局限性
CLIP只能和resnet50这种basline模型打成平手，但是和真正的state of art还有10几个点的差距，当然可以通过增大数据规模的方式来弥补这个差距，但是得还需要在4亿的基础上再*1000，所以对于openAI这种硬件条件来说也是无法训练的，所以需要找到提高训练效率的方法
另外，clip不是万能的方法，在很多困难的数据集中，例如找出图片中有多少个物体、区分视频中的异常帧，在这些数据集中，clip的性能和瞎猜差不多
另外虽然clip的泛化性能很好，但是如果训练数据和测试数据之间真的已经out of distribution的话，那clip的泛化性能也会变得很差，例如clip在minst数据集上性能很差
clip的分类任务还是从给定的类别里作选择，选出相似或者不相似，另外一种更灵活的方式是直接为图片生成标题，以后可能会将生成式模型的损失函数和对比模型的损失函数结合
clip利用数据效率不高，训练一共用了128亿张图片，自监督学习和self-training(伪标签的方式可能会有更高的利用效率
虽然clip一直在做zero-shot，但是是一直在imagenet上做测试的，网络和超参的调整也都以imagenet的性能为导向，所以可能imagenet给予了一种隐含的指示
OpenAI这批的clip训练数据是网上爬的，所以会有种族社会和宗教的偏见
clip存在一种很奇怪的现象，从zero-shot迁移到few-shot的过程中，不给训练样本的性能反而比给了样本的性能还要差
1：34简短的代码实战
https://lilianweng.github.io/posts/2021-09-25-train-large/