PyTorch 中的累积梯度

https://stackoverflow.com/questions/62067400/understanding-accumulated-gradients-in-pytorch

有一个小的计算图,两次前向梯度累积的结果,可以看到梯度是严格相等的。


代码:

复制代码
import numpy as np
import torch


class ExampleLinear(torch.nn.Module):

    def __init__(self):
        super().__init__()
        # Initialize the weight at 1
        self.weight = torch.nn.Parameter(torch.Tensor([1]).float(),
                                         requires_grad=True)

    def forward(self, x):
        return self.weight * x


model = ExampleLinear()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)


def calculate_loss(x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
    y = 2 * x
    y_hat = model(x)
    temp1 = (y - y_hat)
    temp2 = temp1**2
    return temp2


# With mulitple batches of size 1
batches = [torch.tensor([4.0]), torch.tensor([2.0])]

optimizer.zero_grad()
for i, batch in enumerate(batches):
    # The loss needs to be scaled, because the mean should be taken across the whole
    # dataset, which requires the loss to be divided by the number of batches.
    temp2 = calculate_loss(batch)
    loss = temp2 / len(batches)
    loss.backward()
    print(f"Batch size 1 (batch {i}) - grad: {model.weight.grad}")
    print(f"Batch size 1 (batch {i}) - weight: {model.weight}")
    print("="*50)

# Updating the model only after all batches
optimizer.step()
print(f"Batch size 1 (final) - grad: {model.weight.grad}")
print(f"Batch size 1 (final) - weight: {model.weight}")

运行结果

复制代码
Batch size 1 (batch 0) - grad: tensor([-16.])
Batch size 1 (batch 0) - weight: Parameter containing:
tensor([1.], requires_grad=True)
==================================================
Batch size 1 (batch 1) - grad: tensor([-20.])
Batch size 1 (batch 1) - weight: Parameter containing:
tensor([1.], requires_grad=True)
==================================================
Batch size 1 (final) - grad: tensor([-20.])
Batch size 1 (final) - weight: Parameter containing:
tensor([1.2000], requires_grad=True)

然而,如果训练一个真实的模型,结果没有这么理想,比如训练一个bert,𝐵=8,𝑁=1:没有梯度累积(累积每一步),

𝐵=2,𝑁=4:梯度累积(每 4 步累积一次)

使用带有梯度累积的 Batch Normalization 通常效果不佳,原因很简单,因为 BatchNorm 统计数据无法累积。更好的解决方案是使用 Group Normalization 而不是 BatchNorm。

https://ai.stackexchange.com/questions/21972/what-is-the-relationship-between-gradient-accumulation-and-batch-size

相关推荐
oyyanghh20 小时前
AI编码模式实测:两款主流工具交互式开发能力对比
人工智能
代码小库20 小时前
【2026前端转 AI 全栈指南】第 1 章:前言 · 后端架构 · 章节导览
前端·人工智能·架构
极光代码工作室20 小时前
基于深度学习的手写数字识别系统
人工智能·python·深度学习·神经网络·机器学习
Tbisnic20 小时前
AI大模型学习第十三天:让AI学会查资料、记数据、看图和听声
人工智能·ai·大模型开发·rag·coze
geovindu20 小时前
python: speech to text offline
开发语言·python·语音识别
blue_dou20 小时前
灵活拓展能力对决:多款CRM自定义与数据互通实测
大数据·人工智能
女神下凡20 小时前
这是 Cursor(Composer) 的五种核心交互模式
服务器·人工智能·windows·vscode·microsoft
AI创界者20 小时前
告别云端限制!Sulphur 2 本地文生视频/图生视频整合包,本地部署,解压即用,保姆级部署与工作流实战
人工智能·python·aigc·音视频
蓝星空200021 小时前
GPT-Image-2 实战教程:一段提示词生成专业分镜图(含 9 格脚本模板,附一键同款)
人工智能·gpt·image2·imagen
用户3379225456821 小时前
从字节跳动 DeerFlow 源码看 Agent 平台设计(二):工具系统设计 — 从全量绑定到按需加载
人工智能