【501】pytorch教程之nn.Module类详解

2024-02-01 22:25:16

参考：pytorch教程之nn.Module类详解——使用Module类来自定义模型

　　pytorch中对于一般的序列模型，直接使用torch.nn.Sequential类及可以实现，这点类似于keras，但是更多的时候面对复杂的模型，比如：多输入多输出、多分支模型、跨层连接模型、带有自定义层的模型等，就需要自己来定义一个模型了。本文将详细说明如何让使用Mudule类来自定义一个模型。

　　pytorch里面一切自定义操作基本上都是继承nn.Module类来实现的。

　　我们在定义自已的网络的时候，需要继承nn.Module类，并重新实现构造函数__init__构造函数和forward这两个方法。但有一些注意技巧：

一般把网络中具有可学习参数的层（如全连接层、卷积层等）放在构造函数__init__()中，当然我也可以吧不具有参数的层也放在里面；
一般把不具有可学习参数的层(如ReLU、dropout、BatchNormanation层)可放在构造函数中，也可不放在构造函数中，如果不放在构造函数__init__里面，则在forward方法里面可以使用nn.functional来代替
forward方法是必须要重写的，它是实现模型的功能，实现各个层之间的连接关系的核心。

　　所有放在构造函数__init__里面的层的都是这个模型的“固有属性”。

　　官方例子

import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F

class Model(nn.Module):
    def __init__(self):
        # 固定内容
        super(Model, self).__init__()

        # 定义相关的函数
        self.conv1 = nn.Conv2d(1, 20, 5)
        self.conv2 = nn.Conv2d(20, 20, 5)

    def forward(self, x):
        # 构建模型结构，可以使用F函数内容，其他调用__init__里面的函数
        x = F.relu(self.conv1(x))

        # 返回最终的结果
        return F.relu(self.conv2(x))

☀☀☀<< 举例 >>☀☀☀

　　代码一：

import torch

N, D_in, H, D_out = 64, 1000, 100, 10
 
torch.manual_seed(1)
x = torch.randn(N, D_in)
y = torch.randn(N, D_out)
 
#-----changed part-----#
model = torch.nn.Sequential(
    torch.nn.Linear(D_in, H),
    torch.nn.ReLU(),
    torch.nn.Linear(H, D_out),
)
#-----changed part-----#

loss_fn = torch.nn.MSELoss(reduction='sum')
learning_rate = 1e-4
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
for t in range(500):
    y_pred = model(x)
    loss = loss_fn(y_pred, y)
    if t % 100 == 99:
        print(t, loss.item())
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

　　代码二：

import torch

N, D_in, H, D_out = 64, 1000, 100, 10

torch.manual_seed(1)
x = torch.randn(N, D_in)
y = torch.randn(N, D_out)

#-----changed part-----#
class Alex_nn(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Alex_nn, self).__init__()
        self.h1 = torch.nn.Linear(D_in, H)
        self.h1_relu = torch.nn.ReLU()
        self.output = torch.nn.Linear(H, D_out)
        
    def forward(self, x):
        h1 = self.h1(x)
        h1_relu = self.h1_relu(h1)
        output = self.output(h1_relu)
        return output
        
model = Alex_nn()
#-----changed part-----#

loss_fn = torch.nn.MSELoss(reduction='sum')
learning_rate = 1e-4
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
for t in range(500):
    y_pred = model(x)
    loss = loss_fn(y_pred, y)
    if t % 100 == 99:
        print(t, loss.item())
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

　　代码三：

import torch

N, D_in, H, D_out = 64, 1000, 100, 10

torch.manual_seed(1)
x = torch.randn(N, D_in)
y = torch.randn(N, D_out)

#-----changed part-----#
class Alex_nn(nn.Module):
    def __init__(self, D_in_, H_, D_out_):
        super(Alex_nn, self).__init__()
        self.D_in = D_in_
        self.H = H_
        self.D_out = D_out_
        
        self.h1 = torch.nn.Linear(self.D_in, self.H)
        self.h1_relu = torch.nn.ReLU()
        self.output = torch.nn.Linear(self.H, self.D_out)
        
    def forward(self, x):
        h1 = self.h1(x)
        h1_relu = self.h1_relu(h1)
        output = self.output(h1_relu)
        return output
        
model = Alex_nn(D_in, H, D_out)
#-----changed part-----#

loss_fn = torch.nn.MSELoss(reduction='sum')
learning_rate = 1e-4
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
for t in range(500):
    y_pred = model(x)
    loss = loss_fn(y_pred, y)
    if t % 100 == 99:
        print(t, loss.item())
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

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