通过NVIDIA TensorRT加速夸克浏览器AI应用

客户简介

• 本案例中通过TensorRT加速夸克浏览器视频图像相关模型的预测性能，比如待上线业务的相关流程整体性能达不到线上要求，通过对全流程的优化以及使用NVIDIA TensorRT加速模型后，最终整体性能由10s级别降到400ms内，其中模型性能加速1～3倍，显存占用下降50%。

• 本案例主要应用到NVIDIA TensorRT、NVIDIA Nsight Systems

客户简介及应用背景

夸克浏览器是阿里旗下的一个搭载极速AI引擎的高速智能浏览器。夸客以极速智能搜索为定位，致力于为用户提供交互更智能高效、内容更专业权威的新一代搜索引擎，同时也在产品极致体验上不断实现突破。

夸克目前不仅提供极致的搜索体验，也在探索以深度学习为基础的AI工具，通过高效的算法效果和全流程的性能优化，提供更好的用户体验。深度学习模型在实际应用的过程中，效果远好于传统模型，但由于算法复杂度过高，预测性能成为制约模型最终能否上线的核心问题。NVIDIA TensorRT通过计算图的优化、高效Kernel的实现及更高效硬件的利用加速模型预测耗时，使预测速度提升了1～3倍。

客户挑战

夸克浏览器为用户提供智能相机功能，打开夸克APP后，通过相机入口（如下左图红框所示）进入智能相机功能，可以看到智能相机提供的具体功能（如下右图所示），包括万能扫描、学习辅导、万物识别等功能，这些功能对实时性要求极高，不少功能的底层核心技术依赖OCR。作为核心一环，OCR需要承接巨大流量，其效果及性能影响整个上层业务的用户体验。

OCR全流程包含检测、识别等多个模型以及复杂的前后处理，整体耗时10s级别，耗时过长严重影响用户体验，无法达到上线要求。主要影响性能的因素有以下三点：单个模型占用显存过大导致全流程无法部署在同一个GPU上，需要在多个GPU上进行数据传输，多GPU部署导致GPU利用率不高；模型本身性能慢，涉及复杂的检测和识别模型；全流程中模型前后处理复杂。

应用方案

对比目前性能优化方案，夸克选择了采用NVIDIA TensorRT作为模型优化的底层框架对模型进行优化。TensorRT提供完整端到端模型性能优化工具，支持TF和ONNX等相关框架模型，使用后对模型性能带来巨大提升。

TensorRT对模型结构进行优化，使用高效KERNEL实现，并且支持FP16和INT8量化。部分模型通过使用TensorRt后，模型性能有2到3倍的提升，并且显存降到原来的30%～50%。

有模型在使用FP16精度后，模型效果下降，夸克团队在NVIDIA的工作人员的指导下，通过对模型设置混合精度后，模型的性能较FP16稍微下降，但是整体效果也达到要求。

对于部分转TensorRT失败的模型，我们对模型进行分析，把模型耗时的部分单独抽取出来，单独做模型优化。

在使用TensorRT的过程中，通过Nsight Systems发现TensorRT OP在某些场景性能表现不尽人意，最后在NVIDIA工作人员指导下，通过调整OP的使用方式解决该问题。

使用效果及影响

通过使用NVIDIA TensorRT，夸克浏览器极大地提升了模型性能和降低模型本身显存占用，提高了GPU的使用率。在对整体流程和模型进行优化后，全部模型能够部署在单个GPU上，并且整体耗时在400ms内。

夸克技术人员表示：TensorRT文档齐全，功能使用方便，用户能够以低门槛使用其带来的优化，无需手动编写复杂模型转换工具，大大地减少了用户投入成本。对比其他模型优化框架，TensorRT具有更好的通用性、易用性和性能。

通过这次对OCR全流程的性能优化，夸克浏览器也积累了一套适合内部使用的模型性能优化方案，在遇到其他模型性能问题时也有的放矢。目前夸克已经把TensorRT相关优化工具集成到其浏览器的内部平台上，同时应用到其他业务的模型中，并取得良好的效果。

审核编辑：郭婷