once-for-all
Once-for-All 是一个创新的深度学习框架,旨在解决神经网络在不同硬件设备上高效部署的难题。传统方法通常需要为每种特定的硬件约束(如手机、边缘设备或 FPGA)重新训练专用模型,耗时且资源消耗巨大。Once-for-All 颠覆了这一流程,主张“一次训练,多次专用”:只需训练一个包含大量子网络结构的超网,即可从中直接提取出适应各种延迟、能耗和精度要求的专用子模型,无需再次训练。
该项目由麻省理工学院韩松团队提出,曾荣获 ICLR 2020 最佳论文提名,并在多项国际低功耗视觉挑战赛中夺冠。其核心亮点在于强大的灵活性与卓越的性能,例如在移动端设置下仍能保持 80% 以上的 ImageNet 顶级准确率,且在多种硬件平台上表现优于经典的 MobileNetV3。此外,它还提供了包括 ResNet50 在内的多种预训练模型支持。
Once-for-All 非常适合 AI 研究人员、算法工程师以及需要在多样化终端设备部署模型的开发者使用。无论是希望探索神经架构搜索(NAS)前沿技术的研究者,还是追求极致推理效率的工程团队,都能通过它快速获得针对特定场景优化的高质量模型,大幅降低部署门槛与时间成本。目前该工具已集成至 PyTorch Hub,并支持通过 pip 一键安装,方便用户立即上手体验。
使用场景
某边缘计算团队需将图像分类模型部署到从低端 IoT 传感器到高端工业网关等十余种不同算力的硬件设备上。
没有 once-for-all 时
- 重复训练成本高昂:针对每种硬件约束(如延迟、能耗),团队必须从头单独训练一个专用模型,耗费数周 GPU 机时。
- 架构搜索效率低下:为寻找最优网络结构,需在每个设备上反复进行神经架构搜索(NAS),开发周期被严重拉长。
- 存储与维护困难:最终需维护十几个独立的模型文件,占用大量存储空间,且版本迭代更新极其繁琐。
- 性能妥协明显:受限于单点优化的局限,部分极端受限设备上的模型精度难以突破瓶颈,无法兼顾效率与准确率。
使用 once-for-all 后
- 一次训练全域覆盖:只需训练一个超网(Supernet),即可从中直接提取适配任意硬件约束的子网,训练时间缩短 90% 以上。
- 秒级专属模型生成:无需重新搜索或训练,通过调整深度、宽度等参数,几分钟内即可生成针对特定芯片的最优子网。
- 统一模型仓库管理:所有专用设备共享同一套权重文件,大幅降低存储开销,模型更新只需替换超网即可同步所有端侧。
- 精度与效率双优:在移动端及嵌入式设备上,生成的子网在保持极低延迟的同时,ImageNet 顶一准确率稳定超过 80%,优于手动设计的 MobileNetV3。
once-for-all 通过“训练一次,按需特化”的模式,彻底解决了多场景部署中效率与精度的矛盾,让异构硬件适配变得像搭积木一样简单高效。
运行环境要求
- Linux
- 训练必需:需多卡 NVIDIA GPU 环境(示例命令使用 32 卡),依赖 Horovod 和 NCCL
- 推理未强制要求 GPU,支持 CPU (Intel Xeon + MKL-DNN) 及多种边缘设备 (Jetson, FPGA 等)
- 具体显存和 CUDA 版本未在文中明确说明
未说明

快速开始
一次训练,多次部署:训练一个网络并将其专业化以实现高效部署 [arXiv] [幻灯片] [视频]
@inproceedings{
cai2020once,
title={Once for All: Train One Network and Specialize it for Efficient Deployment},
author={Han Cai and Chuang Gan and Tianzhe Wang and Zhekai Zhang and Song Han},
booktitle={International Conference on Learning Representations},
year={2020},
url={https://arxiv.org/pdf/1908.09791.pdf}
}
[新闻] Once-for-All 现已在 PyTorch Hub 上可用!
[新闻] Once-for-All (OFA) 网络已被 SONY 神经架构搜索库 采用。
[新闻] Once-for-All (OFA) 网络已被 ADI MAX78000/MAX78002 模型训练与合成工具 采用。
[新闻] Once-for-All (OFA) 网络已被阿里巴巴采用,并在 MLPerf 推理基准测试的开放组中排名第一(数据中心 Datacenter 和边缘 Edge)。
[新闻] 在 CVPR 2020 低功耗计算机视觉挑战赛 中获得第一名,涵盖 CPU 检测和 FPGA 赛道。
[新闻] OFA-ResNet50 已发布。
[新闻] OFA 的 动手教程 已发布!
[新闻] OFA 现可通过 pip 安装!运行 pip install ofa 即可安装完整的 OFA 代码库。
[新闻] 在第四届 低功耗计算机视觉挑战赛 中获得第一名,包括分类和检测两个赛道。
[新闻] 在第三届 低功耗计算机视觉挑战赛 中获得第一名,使用 Once-for-all 网络在 ICCV’19 的 DSP 赛道上获胜。
一次训练,针对多种部署场景进行专业化

在移动设备环境下达到 80% 的 ImageNet Top-1 准确率


在多种硬件平台上持续优于 MobileNetV3

OFA-ResNet50 [使用方法]
如何使用/评估 OFA 网络
使用
""" OFA 网络。
示例:ofa_network = ofa_net('ofa_mbv3_d234_e346_k357_w1.0', pretrained=True)
"""
from ofa.model_zoo import ofa_net
ofa_network = ofa_net(net_id, pretrained=True)
# 从 OFA 网络中随机采样子网络
ofa_network.sample_active_subnet()
random_subnet = ofa_network.get_active_subnet(preserve_weight=True)
# 手动设置子网络
ofa_network.set_active_subnet(ks=7, e=6, d=4)
manual_subnet = ofa_network.get_active_subnet(preserve_weight=True)
评估
python eval_ofa_net.py --path '您的 ImageNet 数据路径' --net ofa_mbv3_d234_e346_k357_w1.0
| OFA 网络 | 设计空间 | 分辨率 | 宽度倍数 | 深度 | 扩展比 | 卷积核大小 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ofa_resnet50 | ResNet50D | 128 - 224 | 0.65, 0.8, 1.0 | 0, 1, 2 | 0.2, 0.25, 0.35 | 3 |
| ofa_mbv3_d234_e346_k357_w1.0 | MobileNetV3 | 128 - 224 | 1.0 | 2, 3, 4 | 3, 4, 6 | 3, 5, 7 |
| ofa_mbv3_d234_e346_k357_w1.2 | MobileNetV3 | 160 - 224 | 1.2 | 2, 3, 4 | 3, 4, 6 | 3, 5, 7 |
| ofa_proxyless_d234_e346_k357_w1.3 | ProxylessNAS | 128 - 224 | 1.3 | 2, 3, 4 | 3, 4, 6 | 3, 5, 7 |
如何使用/评估 OFA 专业化网络
使用
""" OFA 专业化网络。
示例:net, image_size = ofa_specialized('flops@595M_top1@80.0_finetune@75', pretrained=True)
"""
from ofa.model_zoo import ofa_specialized
net, image_size = ofa_specialized(net_id, pretrained=True)
评估
python eval_specialized_net.py --path '您指向 imagent 的路径' --net flops@595M_top1@80.0_finetune@75
| 模型名称 | 详情 | Top-1 (%) | Top-5 (%) | 参数量 | 计算量 |
|---|---|---|---|---|---|
| ResNet50 设计空间 | |||||
| ofa-resnet50D-41 | resnet50D_MAC@4.1B_top1@79.8 | 79.8 | 94.7 | 30.9M | 4.1B |
| ofa-resnet50D-37 | resnet50D_MAC@3.7B_top1@79.7 | 79.7 | 94.7 | 26.5M | 3.7B |
| ofa-resnet50D-30 | resnet50D_MAC@3.0B_top1@79.3 | 79.3 | 94.5 | 28.7M | 3.0B |
| ofa-resnet50D-24 | resnet50D_MAC@2.4B_top1@79.0 | 79.0 | 94.2 | 29.0M | 2.4B |
| ofa-resnet50D-18 | resnet50D_MAC@1.8B_top1@78.3 | 78.3 | 94.0 | 20.7M | 1.8B |
| ofa-resnet50D-12 | resnet50D_MAC@1.2B_top1@77.1_finetune@25 | 77.1 | 93.3 | 19.3M | 1.2B |
| ofa-resnet50D-09 | resnet50D_MAC@0.9B_top1@76.3_finetune@25 | 76.3 | 92.9 | 14.5M | 0.9B |
| ofa-resnet50D-06 | resnet50D_MAC@0.6B_top1@75.0_finetune@25 | 75.0 | 92.1 | 9.6M | 0.6B |
| FLOPs | |||||
| ofa-595M | flops@595M_top1@80.0_finetune@75 | 80.0 | 94.9 | 9.1M | 595M |
| ofa-482M | flops@482M_top1@79.6_finetune@75 | 79.6 | 94.8 | 9.1M | 482M |
| ofa-389M | flops@389M_top1@79.1_finetune@75 | 79.1 | 94.5 | 8.4M | 389M |
| LG G8 | |||||
| ofa-lg-24 | LG-G8_lat@24ms_top1@76.4_finetune@25 | 76.4 | 93.0 | 5.8M | 230M |
| ofa-lg-16 | LG-G8_lat@16ms_top1@74.7_finetune@25 | 74.7 | 92.0 | 5.8M | 151M |
| ofa-lg-11 | LG-G8_lat@11ms_top1@73.0_finetune@25 | 73.0 | 91.1 | 5.0M | 103M |
| ofa-lg-8 | LG-G8_lat@8ms_top1@71.1_finetune@25 | 71.1 | 89.7 | 4.1M | 74M |
| Samsung S7 Edge | |||||
| ofa-s7edge-88 | s7edge_lat@88ms_top1@76.3_finetune@25 | 76.3 | 92.9 | 6.4M | 219M |
| ofa-s7edge-58 | s7edge_lat@58ms_top1@74.7_finetune@25 | 74.7 | 92.0 | 4.6M | 145M |
| ofa-s7edge-41 | s7edge_lat@41ms_top1@73.1_finetune@25 | 73.1 | 91.0 | 4.7M | 96M |
| ofa-s7edge-29 | s7edge_lat@29ms_top1@70.5_finetune@25 | 70.5 | 89.5 | 3.8M | 66M |
| Samsung Note8 | |||||
| ofa-note8-65 | note8_lat@65ms_top1@76.1_finetune@25 | 76.1 | 92.7 | 5.3M | 220M |
| ofa-note8-49 | note8_lat@49ms_top1@74.9_finetune@25 | 74.9 | 92.1 | 6.0M | 164M |
| ofa-note8-31 | note8_lat@31ms_top1@72.8_finetune@25 | 72.8 | 90.8 | 4.6M | 101M |
| ofa-note8-22 | note8_lat@22ms_top1@70.4_finetune@25 | 70.4 | 89.3 | 4.3M | 67M |
| Samsung Note10 | |||||
| ofa-note10-64 | note10_lat@64ms_top1@80.2_finetune@75 | 80.2 | 95.1 | 9.1M | 743M |
| ofa-note10-50 | note10_lat@50ms_top1@79.7_finetune@75 | 79.7 | 94.9 | 9.1M | 554M |
| ofa-note10-41 | note10_lat@41ms_top1@79.3_finetune@75 | 79.3 | 94.5 | 9.0M | 457M |
| ofa-note10-30 | note10_lat@30ms_top1@78.4_finetune@75 | 78.4 | 94.2 | 7.5M | 339M |
| ofa-note10-22 | note10_lat@22ms_top1@76.6_finetune@25 | 76.6 | 93.1 | 5.9M | 237M |
| ofa-note10-16 | note10_lat@16ms_top1@75.5_finetune@25 | 75.5 | 92.3 | 4.9M | 163M |
| ofa-note10-11 | note10_lat@11ms_top1@73.6_finetune@25 | 73.6 | 91.2 | 4.3M | 110M |
| ofa-note10-08 | note10_lat@8ms_top1@71.4_finetune@25 | 71.4 | 89.8 | 3.8M | 79M |
| Google Pixel1 | |||||
| ofa-pixel1-143 | pixel1_lat@143ms_top1@80.1_finetune@75 | 80.1 | 95.0 | 9.2M | 642M |
| ofa-pixel1-132 | pixel1_lat@132ms_top1@79.8_finetune@75 | 79.8 | 94.9 | 9.2M | 593M |
| ofa-pixel1-79 | pixel1_lat@79ms_top1@78.7_finetune@75 | 78.7 | 94.2 | 8.2M | 356M |
| ofa-pixel1-58 | pixel1_lat@58ms_top1@76.9_finetune@75 | 76.9 | 93.3 | 5.8M | 230M |
| ofa-pixel1-40 | pixel1_lat@40ms_top1@74.9_finetune@25 | 74.9 | 92.1 | 6.0M | 162M |
| ofa-pixel1-28 | pixel1_lat@28ms_top1@73.3_finetune@25 | 73.3 | 91.0 | 5.2M | 109M |
| ofa-pixel1-20 | pixel1_lat@20ms_top1@71.4_finetune@25 | 71.4 | 89.8 | 4.3M | 77M |
| Google Pixel2 | |||||
| ofa-pixel2-62 | pixel2_lat@62ms_top1@75.8_finetune@25 | 75.8 | 92.7 | 5.8M | 208M |
| ofa-pixel2-50 | pixel2_lat@50ms_top1@74.7_finetune@25 | 74.7 | 91.9 | 4.7M | 166M |
| ofa-pixel2-35 | pixel2_lat@35ms_top1@73.4_finetune@25 | 73.4 | 91.1 | 5.1M | 113M |
| ofa-pixel2-25 | pixel2_lat@25ms_top1@71.5_finetune@25 | 71.5 | 90.1 | 4.1M | 79M |
| 1080ti GPU (批量大小 64) | |||||
| ofa-1080ti-27 | 1080ti_gpu64@27ms_top1@76.4_finetune@25 | 76.4 | 93.0 | 6.5M | 397M |
| ofa-1080ti-22 | 1080ti_gpu64@22ms_top1@75.3_finetune@25 | 75.3 | 92.4 | 5.2M | 313M |
| ofa-1080ti-15 | 1080ti_gpu64@15ms_top1@73.8_finetune@25 | 73.8 | 91.3 | 6.0M | 226M |
| ofa-1080ti-12 | 1080ti_gpu64@12ms_top1@72.6_finetune@25 | 72.6 | 90.9 | 5.9M | 165M |
| V100 GPU (批量大小 64) | |||||
| ofa-v100-11 | v100_gpu64@11ms_top1@76.1_finetune@25 | 76.1 | 92.7 | 6.2M | 352M |
| ofa-v100-09 | v100_gpu64@9ms_top1@75.3_finetune@25 | 75.3 | 92.4 | 5.2M | 313M |
| ofa-v100-06 | v100_gpu64@6ms_top1@73.0_finetune@25 | 73.0 | 91.1 | 4.9M | 179M |
| ofa-v100-05 | v100_gpu64@5ms_top1@71.6_finetune@25 | 71.6 | 90.3 | 4.2M | 141M |
| Jetson TX2 GPU (批量大小 16) | |||||
| ofa-tx2-96 | tx2_gpu16@96ms_top1@75.8_finetune@25 | 75.8 | 92.7 | 6.2M | 349M |
| ofa-tx2-80 | tx2_gpu16@80ms_top1@75.4_finetune@25 | 75.4 | 92.4 | 5.2M | 313M |
| ofa-tx2-47 | tx2_gpu16@47ms_top1@72.9_finetune@25 | 72.9 | 91.1 | 4.9M | 179M |
| ofa-tx2-35 | tx2_gpu16@35ms_top1@70.3_finetune@25 | 70.3 | 89.4 | 4.3M | 121M |
| Intel Xeon CPU with MKL-DNN (批量大小 1) | |||||
| ofa-cpu-17 | cpu_lat@17ms_top1@75.7_finetune@25 | 75.7 | 92.6 | 4.9M | 365M |
| ofa-cpu-15 | cpu_lat@15ms_top1@74.6_finetune@25 | 74.6 | 92.0 | 4.9M | 301M |
| ofa-cpu-11 | cpu_lat@11ms_top1@72.0_finetune@25 | 72.0 | 90.4 | 4.4M | 160M |
| ofa-cpu-10 | cpu_lat@10ms_top1@71.1_finetune@25 | 71.1 | 89.9 | 4.2M | 143M |
如何训练 OFA 网络
mpirun -np 32 -H <server1_ip>:8,<server2_ip>:8,<server3_ip>:8,<server4_ip>:8 \
-bind-to none -map-by slot \
-x NCCL_DEBUG=INFO -x LD_LIBRARY_PATH -x PATH \
python train_ofa_net.py
或
horovodrun -np 32 -H <server1_ip>:8,<server2_ip>:8,<server3_ip>:8,<server4_ip>:8 \
python train_ofa_net.py
介绍视频
实操教程视频
需求
- Python 3.6+
- Pytorch 1.4.0+
- ImageNet 数据集
- Horovod
自动化且高效的深度学习相关工作:
[ProxylessNAS:针对目标任务与硬件的直接神经架构搜索](ICLR’19)
[用于构建高效且专用神经网络的AutoML](IEEE Micro)
[AMC:面向移动设备模型压缩与加速的AutoML](ECCV’18)
[HAQ:面向硬件的自动化量化](CVPR’19,口头报告)
版本历史
v0.12020/06/16常见问题
相似工具推荐
openclaw
OpenClaw 是一款专为个人打造的本地化 AI 助手,旨在让你在自己的设备上拥有完全可控的智能伙伴。它打破了传统 AI 助手局限于特定网页或应用的束缚,能够直接接入你日常使用的各类通讯渠道,包括微信、WhatsApp、Telegram、Discord、iMessage 等数十种平台。无论你在哪个聊天软件中发送消息,OpenClaw 都能即时响应,甚至支持在 macOS、iOS 和 Android 设备上进行语音交互,并提供实时的画布渲染功能供你操控。 这款工具主要解决了用户对数据隐私、响应速度以及“始终在线”体验的需求。通过将 AI 部署在本地,用户无需依赖云端服务即可享受快速、私密的智能辅助,真正实现了“你的数据,你做主”。其独特的技术亮点在于强大的网关架构,将控制平面与核心助手分离,确保跨平台通信的流畅性与扩展性。 OpenClaw 非常适合希望构建个性化工作流的技术爱好者、开发者,以及注重隐私保护且不愿被单一生态绑定的普通用户。只要具备基础的终端操作能力(支持 macOS、Linux 及 Windows WSL2),即可通过简单的命令行引导完成部署。如果你渴望拥有一个懂你
stable-diffusion-webui
stable-diffusion-webui 是一个基于 Gradio 构建的网页版操作界面,旨在让用户能够轻松地在本地运行和使用强大的 Stable Diffusion 图像生成模型。它解决了原始模型依赖命令行、操作门槛高且功能分散的痛点,将复杂的 AI 绘图流程整合进一个直观易用的图形化平台。 无论是希望快速上手的普通创作者、需要精细控制画面细节的设计师,还是想要深入探索模型潜力的开发者与研究人员,都能从中获益。其核心亮点在于极高的功能丰富度:不仅支持文生图、图生图、局部重绘(Inpainting)和外绘(Outpainting)等基础模式,还独创了注意力机制调整、提示词矩阵、负向提示词以及“高清修复”等高级功能。此外,它内置了 GFPGAN 和 CodeFormer 等人脸修复工具,支持多种神经网络放大算法,并允许用户通过插件系统无限扩展能力。即使是显存有限的设备,stable-diffusion-webui 也提供了相应的优化选项,让高质量的 AI 艺术创作变得触手可及。
everything-claude-code
everything-claude-code 是一套专为 AI 编程助手(如 Claude Code、Codex、Cursor 等)打造的高性能优化系统。它不仅仅是一组配置文件,而是一个经过长期实战打磨的完整框架,旨在解决 AI 代理在实际开发中面临的效率低下、记忆丢失、安全隐患及缺乏持续学习能力等核心痛点。 通过引入技能模块化、直觉增强、记忆持久化机制以及内置的安全扫描功能,everything-claude-code 能显著提升 AI 在复杂任务中的表现,帮助开发者构建更稳定、更智能的生产级 AI 代理。其独特的“研究优先”开发理念和针对 Token 消耗的优化策略,使得模型响应更快、成本更低,同时有效防御潜在的攻击向量。 这套工具特别适合软件开发者、AI 研究人员以及希望深度定制 AI 工作流的技术团队使用。无论您是在构建大型代码库,还是需要 AI 协助进行安全审计与自动化测试,everything-claude-code 都能提供强大的底层支持。作为一个曾荣获 Anthropic 黑客大奖的开源项目,它融合了多语言支持与丰富的实战钩子(hooks),让 AI 真正成长为懂上
ComfyUI
ComfyUI 是一款功能强大且高度模块化的视觉 AI 引擎,专为设计和执行复杂的 Stable Diffusion 图像生成流程而打造。它摒弃了传统的代码编写模式,采用直观的节点式流程图界面,让用户通过连接不同的功能模块即可构建个性化的生成管线。 这一设计巧妙解决了高级 AI 绘图工作流配置复杂、灵活性不足的痛点。用户无需具备编程背景,也能自由组合模型、调整参数并实时预览效果,轻松实现从基础文生图到多步骤高清修复等各类复杂任务。ComfyUI 拥有极佳的兼容性,不仅支持 Windows、macOS 和 Linux 全平台,还广泛适配 NVIDIA、AMD、Intel 及苹果 Silicon 等多种硬件架构,并率先支持 SDXL、Flux、SD3 等前沿模型。 无论是希望深入探索算法潜力的研究人员和开发者,还是追求极致创作自由度的设计师与资深 AI 绘画爱好者,ComfyUI 都能提供强大的支持。其独特的模块化架构允许社区不断扩展新功能,使其成为当前最灵活、生态最丰富的开源扩散模型工具之一,帮助用户将创意高效转化为现实。
markitdown
MarkItDown 是一款由微软 AutoGen 团队打造的轻量级 Python 工具,专为将各类文件高效转换为 Markdown 格式而设计。它支持 PDF、Word、Excel、PPT、图片(含 OCR)、音频(含语音转录)、HTML 乃至 YouTube 链接等多种格式的解析,能够精准提取文档中的标题、列表、表格和链接等关键结构信息。 在人工智能应用日益普及的今天,大语言模型(LLM)虽擅长处理文本,却难以直接读取复杂的二进制办公文档。MarkItDown 恰好解决了这一痛点,它将非结构化或半结构化的文件转化为模型“原生理解”且 Token 效率极高的 Markdown 格式,成为连接本地文件与 AI 分析 pipeline 的理想桥梁。此外,它还提供了 MCP(模型上下文协议)服务器,可无缝集成到 Claude Desktop 等 LLM 应用中。 这款工具特别适合开发者、数据科学家及 AI 研究人员使用,尤其是那些需要构建文档检索增强生成(RAG)系统、进行批量文本分析或希望让 AI 助手直接“阅读”本地文件的用户。虽然生成的内容也具备一定可读性,但其核心优势在于为机器
LLMs-from-scratch
LLMs-from-scratch 是一个基于 PyTorch 的开源教育项目,旨在引导用户从零开始一步步构建一个类似 ChatGPT 的大型语言模型(LLM)。它不仅是同名技术著作的官方代码库,更提供了一套完整的实践方案,涵盖模型开发、预训练及微调的全过程。 该项目主要解决了大模型领域“黑盒化”的学习痛点。许多开发者虽能调用现成模型,却难以深入理解其内部架构与训练机制。通过亲手编写每一行核心代码,用户能够透彻掌握 Transformer 架构、注意力机制等关键原理,从而真正理解大模型是如何“思考”的。此外,项目还包含了加载大型预训练权重进行微调的代码,帮助用户将理论知识延伸至实际应用。 LLMs-from-scratch 特别适合希望深入底层原理的 AI 开发者、研究人员以及计算机专业的学生。对于不满足于仅使用 API,而是渴望探究模型构建细节的技术人员而言,这是极佳的学习资源。其独特的技术亮点在于“循序渐进”的教学设计:将复杂的系统工程拆解为清晰的步骤,配合详细的图表与示例,让构建一个虽小但功能完备的大模型变得触手可及。无论你是想夯实理论基础,还是为未来研发更大规模的模型做准备

