presentation: 就是Pytorch的一个学习日志,持续记录一些遇到的知识点和问题。
git(https://github.com/Du-Sen-Lin/Pytorch)代码基本参照liaoxingyu老师的,加了很多小白(指我)注释。
顺便博客中也记录了一些expand。
000——PyTorch基本操作单元
001——线性回归
002——逻辑回归
003——神经网络
Pytorch官方网站
前置环境:
Anoconda3;
CUDA;
主要方法:安装Anoconda3 ,使用conda 创建虚拟环境,在虚拟环境中安装所需模块。
有机会会更一篇博客详细介绍从0安装,大概总结:其实就是先CUDA, 再Anoconda; 再创建虚机环境(或者docker里面创建虚拟环境),再安装需要的模块,再使用jupyter notebook写代码。
自己yy的优点:
1、服务器自己的虚拟环境方便管理,互不干扰;
2、docker, 不同项目方便部署、管理。
配置环境:
3090需要cuda11以上。
如果channel有问题,运行下面命令:
conda config --add channels conda-forge
verification:
python
import torch
print(torch.__version__)
print(torch.version.cuda)
torch.cuda.is_available()
x = torch.rand(5, 3)
print(x)
配置其他模块:
conda install scipy matplotlib ipython jupyter pandas sympy nose pillow bokeh tqdm opencv cython h5py rsa
pip install torchsummary
其他见文档all_安装开发环境以及组件介绍.md
jupyter notebook:
jupyter-notebook password
nohup jupyter notebook --port xxxx --ip xxx --allow-root&
1. 类似tensorflow指定GPU的方式,使用CUDA_VISIBLE_DEVICES。
1.1 直接终端中设定:
CUDA_VISIBLE_DEVICES=1 python my_script.py
1.2 python代码中设定:
import os
os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"] = "2"
2. 使用函数 set_device
import torch
torch.cuda.set_device(id)
4、torch
torch.cuda.is_available() #CUDA是否可用
https://zhuanlan.zhihu.com/p/86286137
https://blog.csdn.net/qq_32998593/article/details/92849585
https://tangshusen.me/Deep-Learning-with-PyTorch-Chinese/#/chapter5/5.3
一个Variable里面包含着三个属性:data,grad和creator
creator表示得到这个Variabel的操作,比如乘法或者加法等等,
grad表示方向传播的梯度,
data表示取出这个Variabel里面的数据
https://blog.csdn.net/KGzhang/article/details/77483383
SGD, Adam…
torch.optim是一个实现了多种优化算法的包,大多数通用的方法都已支持,提供了丰富的接口调用,未来更多精炼的优化算法也将整合进来。
为了使用torch.optim,需先构造一个优化器对象Optimizer,用来保存当前的状态,并能够根据计算得到的梯度来更新参数。
优化步骤:
方法1:
所有的优化器Optimizer都实现了step()方法来对所有的参数进行更新。
optimizer.step()
这是大多数优化器都支持的简化版本,使用如下的backward()方法来计算梯度的时候会调用它。
for input, target in dataset:
optimizer.zero_grad()
output = model(input)
loss = loss_fn(output, target)
loss.backward()
optimizer.step()
方法2:
一些优化算法,如共轭梯度和LBFGS需要重新评估目标函数多次,所以你必须传递一个closure以重新计算模型。 closure必须清除梯度,计算并返回损失。
optimizer.step(closure)
for input, target in dataset:
def closure():
optimizer.zero_grad()
output = model(input)
loss = loss_fn(output, target)
loss.backward()
return loss
optimizer.step(closure)
SGD算法
Adam算法
Adam(Adaptive Moment Estimation)本质上是带有动量项的RMSprop,它利用梯度的一阶矩估计和二阶矩估计动态调整每个参数的学习率。它的优点主要在于经过偏置校正后,每一次迭代学习率都有个确定范围,使得参数比较平稳。其公式如下:
其中,前两个公式分别是对梯度的一阶矩估计和二阶矩估计,可以看作是对期望E|gt|,E|gt^2|的估计;
公式3,4是对一阶二阶矩估计的校正,这样可以近似为对期望的无偏估计。可以看出,直接对梯度的矩估计对内存没有额外的要求,而且可以根据梯度进行动态调整。最后一项前面部分是对学习率n形成的一个动态约束,而且有明确的范围。
torch.optim.Adam(
params,
lr=0.001,
betas=(0.9, 0.999),
eps=1e-08,
weight_decay=0,
amsgrad=False,
)
params(iterable):可用于迭代优化的参数或者定义参数组的dicts。
lr (float, optional) :学习率(默认: 1e-3)
betas (Tuple[float, float], optional):用于计算梯度的平均和平方的系数(默认: (0.9, 0.999))
eps (float, optional):为了提高数值稳定性而添加到分母的一个项(默认: 1e-8)
weight_decay (float, optional):权重衰减(如L2惩罚)(默认: 0)
step(closure=None)函数:执行单一的优化步骤
closure (callable, optional):用于重新评估模型并返回损失的一个闭包
源码:
import math
from .optimizer import Optimizer
class Adam(Optimizer):
def __init__(self, params, lr=1e-3, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-8,weight_decay=0):
defaults = dict(lr=lr, betas=betas, eps=eps,weight_decay=weight_decay)
super(Adam, self).__init__(params, defaults)
def step(self, closure=None):
loss = None
if closure is not None:
loss = closure()
for group in self.param_groups:
for p in group['params']:
if p.grad is None:
continue
grad = p.grad.data
state = self.state[p]
# State initialization
if len(state) == 0:
state['step'] = 0
# Exponential moving average of gradient values
state['exp_avg'] = grad.new().resize_as_(grad).zero_()
# Exponential moving average of squared gradient values
state['exp_avg_sq'] = grad.new().resize_as_(grad).zero_()
exp_avg, exp_avg_sq = state['exp_avg'], state['exp_avg_sq']
beta1, beta2 = group['betas']
state['step'] += 1
if group['weight_decay'] != 0:
grad = grad.add(group['weight_decay'], p.data)
# Decay the first and second moment running average coefficient
exp_avg.mul_(beta1).add_(1 - beta1, grad)
exp_avg_sq.mul_(beta2).addcmul_(1 - beta2, grad, grad)
denom = exp_avg_sq.sqrt().add_(group['eps'])
bias_correction1 = 1 - beta1 ** state['step']
bias_correction2 = 1 - beta2 ** state['step']
step_size = group['lr'] * math.sqrt(bias_correction2) / bias_correction1
p.data.addcdiv_(-step_size, exp_avg, denom)
return loss
Adam的特点有:
1、结合了Adagrad善于处理稀疏梯度和RMSprop善于处理非平稳目标的优点;
2、对内存需求较小;
3、为不同的参数计算不同的自适应学习率;
4、也适用于大多非凸优化-适用于大数据集和高维空间。
这条语句的作用是:在测试时不进行梯度的计算,这样可以在测试时有效减小显存的占用,以免发生显存溢出(OOM)。
这条语句通常加在网络预测的那条代码上
with torch.no_grad:
disables tracking of gradients in autograd.
model.eval():
changes the forward() behaviour of the module it is called upon. eg, it disables dropout and has batch norm use the entire population statistics
在使用pytorch时,并不是所有的操作都需要进行计算图的生成(计算过程的构建,以便梯度反向传播等操作)。使用 with torch.no_grad():
,强制之后的内容不进行计算图构建。
model.train() 让model变成训练模式,此时 dropout和batch normalization的操作在训练起到防止网络过拟合的问题。
model.eval(),pytorch会自动把BN和DropOut固定住,而用训练好的值。不然的话,一旦test的batch_size过小,很容易就会被BN层导致所生成图片颜色失真极大
训练完train样本后,生成的模型model要用来测试样本。在model(test)之前,需要加上model.eval(),否则的话,有输入数据,即使不训练,它也会改变权值。这是model中含有batch normalization层所带来的的性质。
交叉熵损失函数:交叉熵主要是用来判定实际的输出与期望的输出的接近程度
Pytorch中CrossEntropyLoss()函数的主要是将softmax-log-NLLLoss合并到一块得到的结果。