8. 损失函数与反向传播

8.1 损失函数

① Loss损失函数一方面计算实际输出和目标之间的差距。

② Loss损失函数另一方面为我们更新输出提供一定的依据。

8.2 L1loss损失函数

① L1loss数学公式如下图所示,例子如下下图所示。

python 复制代码
import torch
from torch.nn import L1Loss
inputs = torch.tensor([1,2,3],dtype=torch.float32)
targets = torch.tensor([1,2,5],dtype=torch.float32)
inputs = torch.reshape(inputs,(1,1,1,3))
targets = torch.reshape(targets,(1,1,1,3))
loss = L1Loss()  # 默认为 maen
result = loss(inputs,targets)
print(result)

结果:

复制代码
tensor(0.6667)
python 复制代码
import torch
from torch.nn import L1Loss
inputs = torch.tensor([1,2,3],dtype=torch.float32)
targets = torch.tensor([1,2,5],dtype=torch.float32)
inputs = torch.reshape(inputs,(1,1,1,3))
targets = torch.reshape(targets,(1,1,1,3))
loss = L1Loss(reduction='sum') # 修改为sum,三个值的差值,然后取和
result = loss(inputs,targets)
print(result)

结果:

复制代码
tensor(2.)

8.3 MSE损失函数

① MSE损失函数数学公式如下图所示。

python 复制代码
import torch
from torch.nn import L1Loss
from torch import nn
inputs = torch.tensor([1,2,3],dtype=torch.float32)
targets = torch.tensor([1,2,5],dtype=torch.float32)
inputs = torch.reshape(inputs,(1,1,1,3))
targets = torch.reshape(targets,(1,1,1,3))
loss_mse = nn.MSELoss()
result_mse = loss_mse(inputs,targets)
print(result_mse)

结果:

复制代码
tensor(1.3333)

8.4 交叉熵损失函数

① 交叉熵损失函数数学公式如下图所示。

python 复制代码
import torch
from torch.nn import L1Loss
from torch import nn

x = torch.tensor([0.1,0.2,0.3])
y = torch.tensor([1])
x = torch.reshape(x,(1,3)) # 1的 batch_size,有三类
loss_cross = nn.CrossEntropyLoss()
result_cross = loss_cross(x,y)
print(result_cross)

结果:

复制代码
tensor(1.1019)

8.5 搭建神经网络

python 复制代码
import torch
import torchvision
from torch import nn 
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linear, Sequential
from torch.utils.data import DataLoader
from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter

dataset = torchvision.datasets.CIFAR10("./dataset",train=False,transform=torchvision.transforms.ToTensor(),download=True)       
dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=1,drop_last=True)

class Tudui(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Tudui, self).__init__()        
        self.model1 = Sequential(
            Conv2d(3,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,64,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Flatten(),
            Linear(1024,64),
            Linear(64,10)
        )
        
    def forward(self, x):
        x = self.model1(x)
        return x
    
tudui = Tudui()
for data in dataloader:
    imgs, targets = data
    outputs = tudui(imgs)
    print(outputs)
    print(targets)

结果:

8.6 数据集计算损失函数

python 复制代码
import torch
import torchvision
from torch import nn 
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linear, Sequential
from torch.utils.data import DataLoader
from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter

dataset = torchvision.datasets.CIFAR10("./dataset",train=False,transform=torchvision.transforms.ToTensor(),download=True)       
dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=64,drop_last=True)

class Tudui(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Tudui, self).__init__()        
        self.model1 = Sequential(
            Conv2d(3,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,64,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Flatten(),
            Linear(1024,64),
            Linear(64,10)
        )
        
    def forward(self, x):
        x = self.model1(x)
        return x
    
loss = nn.CrossEntropyLoss() # 交叉熵    
tudui = Tudui()
for data in dataloader:
    imgs, targets = data
    outputs = tudui(imgs)
    result_loss = loss(outputs, targets) # 计算实际输出与目标输出的差距
    print(result_loss)

结果:

8.7 损失函数反向传播

① 反向传播通过梯度来更新参数,使得loss损失最小,如下图所示。

python 复制代码
import torch
import torchvision
from torch import nn 
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linear, Sequential
from torch.utils.data import DataLoader
from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter

dataset = torchvision.datasets.CIFAR10("./dataset",train=False,transform=torchvision.transforms.ToTensor(),download=True)       
dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=64,drop_last=True)

class Tudui(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Tudui, self).__init__()        
        self.model1 = Sequential(
            Conv2d(3,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,32,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Conv2d(32,64,5,padding=2),
            MaxPool2d(2),
            Flatten(),
            Linear(1024,64),
            Linear(64,10)
        )
        
    def forward(self, x):
        x = self.model1(x)
        return x
    
loss = nn.CrossEntropyLoss() # 交叉熵    
tudui = Tudui()
for data in dataloader:
    imgs, targets = data
    outputs = tudui(imgs)
    result_loss = loss(outputs, targets) # 计算实际输出与目标输出的差距
    result_loss.backward()  # 计算出来的 loss 值有 backward 方法属性,反向传播来计算每个节点的更新的参数。这里查看网络的属性 grad 梯度属性刚开始没有,反向传播计算出来后才有,后面优化器会利用梯度优化网络参数。      
    print("ok")
相关推荐
大嘴皮猴儿1 分钟前
为跨境电商卖家分析目前AI跨境翻译网站哪个好
大数据·人工智能·教育电商·ai图片翻译工具哪个好·ai图片翻译软件免费
秦先生在广东2 分钟前
《科技爱好者周刊》内容全景:从AI机制到开源协作的200期观察
人工智能
小宋10217 分钟前
Agent Skills 从零实战:SKILL.md、渐进式加载、测试与版本治理
大数据·网络·人工智能
释厄6238 分钟前
BSD 基础论——不要忘记连接·不要停滞循环·AI基础算法
人工智能·算法
悟天特斯11 分钟前
楼宇自控的“最后一公里“:从设备控制到数据驱动的建筑智能体
人工智能·物联网
程序猿阿森12 分钟前
FastText 全面解析:从文本张量表示到文本分类实战
人工智能·分类·数据挖掘
故七月13 分钟前
生成式引擎优化 (GEO) 跨区域落地实战:陕西金贝儿母婴家政全域 AI 品牌信源搭建案例
大数据·人工智能
张小姐的猫14 分钟前
【Linux】网络编程 —— 五种IO模型
linux·运维·服务器·网络·c++·人工智能·php
qq_3691736319 分钟前
一句话将 Word、PPT、PDF 发布成链接
人工智能·pdf·word·powerpoint·效率工具·ai 办公
invicinble19 分钟前
让AI生成一套系统的完整提示词
人工智能