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
2501_941623321 小时前
人工智能赋能智慧农业互联网应用:智能种植、农业数据分析与产量优化实践探索》
大数据·人工智能
不爱吃糖的程序媛1 小时前
华为 CANN:昇腾 AI 的异构计算架构核心与开源生态解析
人工智能·华为·架构
AKAMAI2 小时前
从客户端自适应码率流媒体迁移到服务端自适应码率流媒体
人工智能·云计算
jinxinyuuuus2 小时前
GTA 风格 AI 生成器:跨IP融合中的“视觉语义冲突”与风格适配损失
人工智能·网络协议
如何原谅奋力过但无声2 小时前
TensorFlow 1.x常用函数总结(持续更新)
人工智能·python·tensorflow
翔云 OCR API2 小时前
人脸识别API开发者对接代码示例
开发语言·人工智能·python·计算机视觉·ocr
咚咚王者2 小时前
人工智能之数据分析 numpy:第十三章 工具衔接与迁移
人工智能·数据分析·numpy
咚咚王者2 小时前
人工智能之数据分析 numpy:第九章 数组运算(二)
人工智能·数据分析·numpy
YangYang9YangYan2 小时前
网络安全专业职业能力认证发展路径指南
大数据·人工智能·安全·web安全
aitoolhub2 小时前
精选AI设计工具测评:创新性、易用性及行业应用
人工智能·在线设计