学习日记（3.5）

2024-02-15 11:37:16

Part1.optimize（最优化的，充分利用的）优化模型方法

今天主要学习的就是torch中的model优化方法库——optim
在昨天的nn库的基础上把原来的手动更新模型数据的代码换成封装好的optim

#在使用nn的基础上，我们在学一个torch的方法opitmizer，可以帮助我们做model的优化
#因此在这里我们继续沿用昨天的代码（删除手写的模型更新）来完成 使用optimizer优化模型
import torch.nn as nn
import torch
N,D_in,H,D_out=64,1000,100,10
x=torch.randn(N,D_in)
y=torch.randn(N,D_out)
model=torch.nn.Sequential(##模型的组成顺序
#第一层是一个线性结构 这里和前面有点不一样了这里有偏置的
    #y=w1*x+b1
    torch.nn.Linear(D_in,H),
#第二层是一个ReLU激活函数
    torch.nn.ReLU(),
#第三层也是一个线性的结构和第一层一样的
    torch.nn.Linear(H,D_out),
)

#这里使用了nn里的MSELoss来处理loss损失数值，里面的参数reduction
#reduction = ‘none’，直接返回向量形式的 loss
#reduction = ‘sum’，返回loss之和
#reduction = ''elementwise_mean，返回loss的平均值
#reduction = ''mean，返回loss的平均值
loss_fn=nn.MSELoss(reduction='sum')
learning_rate= 1e-4# 1*10^4在torch中学习率一般就选1e-4---1e-5
#使用optimizer来自动更新模型的参数，因此把所有的参数都传进去，加入学习率
optimizer=torch.optim.Adam(model.parameters(),lr=learning_rate)


for it in range(500): 
    y_pred=model(x)
    loss=loss_fn(y_pred,y)
    print("第",it,"轮","损失值:",loss.item())
    #在每次循环中清零 grad避免累加
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    #optimizer的执行step更新指令，更新model的每一个parameter
    optimizer.step()

看一下模型的训练情况：

Part2.做一个结构清晰的pytorch的model

1.define input and output

定义好输入和输出的，得到方便进入训练的数据

2.define a torch model

这里的模型就只有两层线性结构，也没有偏置，很简单。一旦网络复杂起来其实也不必担心，我们一个一个的初始化每一层结构

3.define a loss function

用nn.MSELoss()计算loss

4.optimize this model

优化我们的模型，这里用到的是optim.Adam()

5.train this model by updating the parameters

在这个神经网络里面训练模型我就拿一轮举例，
Forwad pass：网络正向传播由x计算得到y_pred预测值
Compute the loss:（target-y_pred）求均方得到loss
Backward pass:是网络反向传播，链式反应发生，输出层-->隐藏层-->输入层的权值（如果有bias偏置的时候偏置也会调整）使得模型中的参数得到训练，模型的loss值不断减少得到优化。

无论一个多大的模型，多长的代码就想小说一样都有明确的结构，以上也大概就是在pytorch上做一个神经网络的最基本的流程，最基本的思路，通过今天的网课学习获得了这个知识，心里算式踏实了。接下来我们写一个如上结构的神经网络

import torch
import torch.nn as nn
N,D_in,H,D_out=64,1000,100,10


#1.define input and output
x=torch.randn(N,D_in)
y=torch.randn(N,D_out)


#2.define a torch model 
class TwoLayerNet(torch.nn.Module):
    def __init__(self,D_in,H,D_out):
        super(TwoLayerNet,self).__init__()#supper是python里调用父类方法
        #2.define the model atchitecture,
        self.linear1=torch.nn.Linear(D_in,H,bias=False)#这里bias是偏置
        self.linear2=torch.nn.Linear(H,D_out,bias=False)
    def forward(self,x):
        y_pred=self.linear2(self.linear1(x).clamp(min=0))
        return y_pred

    
#2. define a model
model=TwoLayerNet(D_in,H,D_out)


#3.define a loss function
loss_fn=nn.MSELoss(reduction='sum')
learning_rate=1e-4



#4.optimize this model
optimizer=torch.optim.Adam(model.parameters(),lr=learning_rate)
#4.train this model
for it in range(0,500):
#Forward pass
    y_pred=model(x)
#compu the loss
    loss=loss_fn(y_pred,y)
    print("第",it,"轮","损失值:",loss.item())
#Baclward pass
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    #update the model parameters
    optimizer.step()

运行结果：模型训练合格

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