学习率可以直接控制模型参数更新的步伐。在整个模型训练过程中学习率并不是一成不变的,而是可以调整变化的。如果想要模型训练到理想的效果,必须在训练后期调整学习率,防止模型训练遇到局部最优就停下来了。
PyTorch学习率调整策略通过torch.optim.lr_scheduler
接口实现。该模块提供了一些根据epoch训练次数来调整学习率的方法。一般情况下我们会设置随着epoch的增大而逐渐减小学习率从而达到更好的训练效果。
PyTorch提供的学习率调整策略分为三大类,分别是
Step
),按需调整学习率(MultiStep
),指数衰减调整(Exponential
)和余弦退火(CosineAnnealing
)。ReduceLROnPlateau
。LambdaLR
。学习率的调整应该放在optimizer更新之后。
能够根据自己的定义调节LR。为不同参数组设定不同学习率调整策略。调整规则为:lr=base_lr∗lambda(self.last_epoch)
torch.optim.lr_scheduler.LambdaLR(optimizer, lr_lambda, last_epoch=-1)
# Ex: torch.optim.lr_scheduler.LambdaLR(optimizer_1, lr_lambda=lambda epoch: 1/(epoch+1))
optimizer
:优化器lr_lambda
:一个计算学习率调整倍数的函数,输入通常为 step,当有多个参数组时,设为 list。last_epoch(int)
:最后一个epoch的index,如果是训练了很多个epoch后中断了,继续训练,这个值就等于加载的模型的epoch。默认为-1表示从头开始训练,即从epoch=1开始。torch.optim.lr_scheduler.StepLR
等间隔调整学习率,调整倍数为gamma倍,调整间隔为step_size。间隔单位是step。需要注意的是,step通常是指epoch。
torch.optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size, gamma=0.1, last_epoch=-1)
step_size(int)
:学习率下降间隔数,若为30,则会在30、60、90…个step时,将学习率调整为lr*gamma
gamma(float)
:学习率调整倍数,默认为0.1倍,即下降10倍。last_epoch(int)
:是从last_start开始后已经记录了多少个epoch, Default: -1.StepLR的区别是,调节的epoch是自己定义,无须一定是【30, 60, 90】 这种等差数列;请注意,这种衰减是由外部的设置来更改的。 当last_epoch=-1
时,将初始LR设置为LR。
StepLR是按设定的间隔调整学习率。这个方法适合后期调试使用,观察 loss 曲线,为每个实验定制学习率调整时机。
torch.optim.lr_scheduler.MultiStepLR(optimizer, milestones, gamma=0.1, last_epoch=-1)
milestones(list)
:lr改变时的epoch数目,一定是上升的,如【30,80】,就在第30个epoch进行改变,和在第80个epcho进行改变gamma(float)
:学习率调整倍数,默认为0.1倍,即下降10倍。last_epoch(int)
:是从last_start开始后已经记录了多少个epoch, Default: -1.按次方的形式来减少,即每个epoch都衰减lr = lr * gamma ** epoch
,即进行指数衰减
torch.optim.lr_scheduler.ExponentialLR(optimizer, gamma, last_epoch=-1)
gamma(float)
:学习率调整倍数,默认为0.1倍,即下降10倍。last_epoch(int)
:是从last_start开始后已经记录了多少个epoch, Default: -1.以余弦函数为周期,并在每个周期最大值时重新设置学习率。以初始学习率为最大学习率,以 2 ∗ T_max 为周期,在一个周期内先下降,后上升。
new_lr = eta_min + ( initial_lr − eta_min ) × ( 1 + cos ( epoch T _ − max π ) ) \text{ new\_lr }=\text { eta\_min }+(\text { initial\_lr }-\text { eta\_min }) \times\left(1+\cos \left(\frac{\text { epoch }}{T\_{-} \max } \pi\right)\right) new_lr = eta_min +( initial_lr − eta_min )×(1+cos(T_−max epoch π))
torch.optim.lr_scheduler.CosineAnnealingLR(optimizer, T_max, eta_min=0, last_epoch=-1)
T_max(int)
:一次学习率周期的迭代次数,即 T_max 个 epoch 之后重新设置学习率。eta_min(float)
:最小学习率,即在一个周期中,学习率最小会下降到 eta_min,默认值为 0。当某指标不再变化(下降或升高)时调整学习率,这是非常实用的学习率调整策略。例如,当验证集的 loss 不再下降时,进行学习率调整;或者监测验证集的accuracy,当accuracy 不再上升时,则调整学习率。
torch.optim.lr_scheduler.ReduceLROnPlateau(optimizer, mode='min', factor=0.1, patience=10, verbose=False,
threshold=0.0001, threshold_mode='rel', cooldown=0, min_lr=0, eps=1e-08)
参数解释:
mode(str)
:模式选择,有 min 和 max 两种模式, min 表示当指标不再降低(如监测loss), max 表示当指标不再升高(如监测 accuracy)。factor(float)
:学习率调整倍数(等同于其它方法的 gamma),即学习率更新为 lr = lr * factor
patience(int)
- 忍受该指标多少个 step 不变化,当忍无可忍时,调整学习率。verbose(bool)
- 是否打印学习率信息,打印信息为: print(‘Epoch {:5d}: reducing learning rate of group {} to {:.4e}.’.format(epoch, i, new_lr))
threshold_mode(str)
- 选择判断指标是否达最优的模式,有两种模式, rel 和 abs。
dynamic_threshold = best * ( 1 +threshold )
;dynamic_threshold = best * ( 1 -threshold )
;dynamic_threshold = best + threshold
;dynamic_threshold = best - threshold
;threshold(float)
- 配合 threshold_mode 使用。cooldown(int)
- “冷却时间“,当调整学习率之后,让学习率调整策略冷静一下,让模型再训练一段时间,再重启监测模式。min_lr(float or list)
- 学习率下限,可为 float,或者 list,当有多个参数组时,可用 list 进行设置。eps(float)
- 学习率衰减的最小值,当学习率变化小于 eps 时,则不调整学习率。需要注意的是,
ReduceLROnPlateau()
需要传入一个指标,用于监视。
此外,还需要注意的是,训练过程中应该先optimizer.step(),然后再scheduler.step()。
.
.
.
----------------------------------END----------------------------------