原因:
混合精度训练是一种通过同时使用 FP16 和 FP32 精度来加速深度学习训练的技术。它可以在不损失模型性能的情况下,显著减少训练时间和内存使用。下面是关于混合精度训练的一些解释:
1. 原理
混合精度训练利用了 FP16 (16位浮点)和 FP32 (32位浮点)的不同特性。
FP16 计算速度快,但动态范围和精度较低。FP32 则相反,计算速度较慢但动态范围和精度较高。
混合精度训练将网络的某些部分(如权重和激活)使用 FP16 表示,而其他部分(如梯度)使用 FP32 表示。这样可以在不损失模型性能的情况下,提高训练速度和减少内存使用。
Float16 (FP16) 和 Float32 (FP32)的差异:
FP16 使用 16 bit 表示浮点数,FP32 使用 32 bit。
FP16 的动态范围和精度较 FP32 更小,但计算速度更快,尤其在 GPU 上。
FP16 可能会产生溢出和下溢出,导致精度损失。需要特殊处理来避免这些问题
2. 实现
常见的混合精度训练库包括 NVIDIA 的 APEX 和 PyTorch 内置的 torch.cuda.amp 模块。
使用时,需要将模型和优化器包装在 FP16 和 FP32 混合精度上下文中,并使用特殊的损失缩放和梯度重scaling技术。
例如在 PyTorch 中,可以使用如下代码启用混合精度训练:
3. 混合精度训练的流程
将网络中的部分操作使用 FP16 表示,其他部分使用 FP32 表示。通常权重和激活使用 FP16,梯度和损失函数使用 FP32。
需要使用 loss scaling 技术来避免 FP16 计算时的精度损失。
在反向传播时,需要使用 gradient scaling 和 gradient clipping 技术来确保梯度的稳定性。
4. 优势
训练速度提高 2-3 倍
内存使用降低 2 倍左右
无需修改原有的训练代码,只需添加少量混合精度相关的代码
总之,混合精度训练是一种非常实用的技术,可以大幅提高深度学习模型的训练效率,是深度学习从业者必须掌握的技能之一。
这篇博客警示读者在购买用于深度学习的显卡时要避开那些导致RuntimeWarning: All-NaN slice encountered的问题。作者强调这些Tensor核心存在严重缺陷,不适宜进行深度学习任务,建议大家在选购时务必谨慎。
方法一:降低cuda和pytorch 版本号
pip3 install torch==1.10.2+cu102 torchvision==0.11.3+cu102 torchaudio===0.10.2+cu102 -f https://download.pytorch.org/whl/cu102/torch_stable.html
方法二:将混合精度训练AMP 设置为False
第一步:找到ultralytics\cfg\default.yaml中的default.yaml文件
将default.yaml中的amp设置为false,如下所示:
amp: False # (bool) Automatic Mixed Precision (AMP) training, choices=[True, False], True runs AMP check
将default.yaml中的half设置为false,如下所示:
half: False # (bool) use half precision (FP16)
第二步:
找到ultralytics\engine\validator.py中的validator.py文件,如下所示:
将self.args.half = self.device.type != 'cpu' # force FP16 val during training这行代码注释掉
# self.args.half = self.device.type != 'cpu' # force FP16 val during training
修改之后的代码为:
self.training = trainer is not None
augment = self.args.augment and (not self.training)
if self.training:
self.device = trainer.device
self.data = trainer.data
# self.args.half = self.device.type != 'cpu' # force FP16 val during training
model = trainer.ema.ema or trainer.model
model = model.half() if self.args.half else model.float()
if hasattr(model, 'criterion'):
if hasattr(model.criterion.bbox_loss, 'wiou_loss'):
model.criterion.bbox_loss.wiou_loss.eval()
# self.model = model
self.loss = torch.zeros_like(trainer.loss_items, device=trainer.device)
self.args.plots &= trainer.stopper.possible_stop or (trainer.epoch == trainer.epochs - 1)
model.eval()
在使用GTX16xx系列显卡训练YOLO系列模型时,可能会遇到训练过程中loss出现nan值或者测试时P/R/map全部为0的问题。这些问题通常是由于显卡硬件和软件配置不当导致的。为了解决这些问题,可以尝试以下几种方法: