目的:手动清零可以让使用者*选择梯度清零的时机,具有更高的灵活性。例如选择训练每N个batch后再进行梯度更新和清零,这相当于将原来的batch_size扩大为N×batch_size.因为原先是每个batch_size训练完后直接更新,而现在变为N个batch_size训练完才更新,相当于将N个batch_size合为了一组。这样可以让使用者使用较低的配置,跑较高的batch_size.
1、传统的训练函数,一个batch是这么训练的:
for i, (image, label) in enumerate(train_loader):
# 1. input output
pred = model(image)
loss = criterion(pred, label)
# 2. backward
optimizer.zero_grad() # reset gradient
loss.backward()
optimizer.step()
- 获取 loss和预测值:输入图像和标签,通过infer计算得到预测值,计算损失函数;
- optimizer.zero_grad() 清空过往梯度;
- loss.backward() 反向传播,计算当前梯度;
- optimizer.step() 根据梯度更新网络参数
简单的说就是进来一个 batch 的数据,计算一次梯度,更新一次网络
2、使用梯度累加:
for i,(image, label) in enumerate(train_loader):
# 1. input output
pred = model(image)
loss = criterion(pred, label)
# 2.1 loss regularization
loss = loss / accumulation_steps
# 2.2 back propagation
loss.backward()
# 3. update parameters of net
if (i+1) % accumulation_steps == 0:
# optimizer the net
optimizer.step() # update parameters of net
optimizer.zero_grad() # reset gradient
- 获取 loss和预测:输入图像和标签,通过infer计算得到预测值,计算损失函数;
- loss.backward() 反向传播,计算当前梯度;
- 多次循环步骤 1-2,不清空梯度,使梯度累加在已有梯度上;
- 梯度累加了一定次数后,先optimizer.step() 根据累计的梯度更新网络参数,然后optimizer.zero_grad() 清空过往梯度,为下一波梯度累加做准备;
总结来说:梯度累加就是,每次获取1个batch的数据,计算1次梯度,梯度不清空,不断累加,累加一定次数后,根据累加的梯度更新网络参数,然后清空梯度,进行下一次循环。
一定条件下,batchsize 越大训练效果越好,梯度累加则实现了 batchsize 的变相扩大,如果accumulation_steps 为 8,则batchsize '变相' 扩大了8倍,是我们这种乞丐实验室解决显存受限的一个不错的trick,使用时需要注意,学习率也要适当放大。