CNN卷积神经网络Python实现

python 复制代码
import torch
from torch import nn

# ①定义互相关运算
def corr2d(X, K):
    """计算二维互相关运算。"""
    # 获取K的形状 行为h,列为w
    h, w = K.shape
    # 生成全0的矩阵,行为X的行减去h加上1,列为X的列减去w加上1
    Y = torch.zeros((X.shape[0] - h + 1, X.shape[1] - w + 1))
    for i in range(Y.shape[0]):
        for j in range(Y.shape[1]):
            # 两层循环,相乘,求和
            Y[i, j] = (X[i:i + h, j:j + w] * K).sum()
    # 返回Y
    return Y


# ②实现二维卷积层
class Conv2D(nn.Module):
    def __init__(self, kernel_size):
        super().__init__()
        # 定义权重
        self.weight = nn.Parameter(torch.rand(kernel_size))
        # 定义偏移
        self.bias = nn.Parameter(torch.zeros(1))

    # 定义正向传播
    def forward(self, x):
        return corr2d(x, self.weight) + self.bias

if __name__ == '__main__':
    # 定义模型
    conv2d = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=(1, 2), bias=False)
    # 定义X
    X = torch.ones((6, 8))
    X[:, 2:6] = 0
    # 定义K
    K = torch.tensor([[1.0, -1.0]])
    # 计算Y
    Y = corr2d(X, K)
    X = X.reshape((1, 1, 6, 8))
    Y = Y.reshape((1, 1, 6, 7))
    # 训练10轮
    for i in range(10):
        # 计算Y_hat
        Y_hat = conv2d(X)
        # 损失
        l = (Y_hat - Y)**2
        # 梯度归零
        conv2d.zero_grad()
        # 后向传播
        l.sum().backward()
        # 优化函数 学习率=3e-2
        conv2d.weight.data[:] -= 3e-2 * conv2d.weight.grad
        if (i + 1) % 2 == 0:
            print(f'batch {i+1}, loss {l.sum():.3f}')
    # 经过10轮学习的权重为
    print(conv2d.weight.data.reshape((1, 2)))

结果

python 复制代码
batch 2, loss 1.463
batch 4, loss 0.358
batch 6, loss 0.106
batch 8, loss 0.037
batch 10, loss 0.014
tensor([[ 1.0066, -0.9830]])

Process finished with exit code 0
相关推荐
2301_809204703 小时前
JavaScript中严格模式use-strict对引擎解析的辅助.txt
jvm·数据库·python
萑澈3 小时前
编程能力强和多模态模型的模型后训练
人工智能·深度学习·机器学习
LaughingZhu3 小时前
Product Hunt 每日热榜 | 2026-05-08
人工智能·经验分享·深度学习·神经网络·产品运营
zjy277773 小时前
mysql如何选择合适的索引类型_mysql索引设计实战
jvm·数据库·python
Aaswk3 小时前
Java Lambda 表达式与流处理
java·开发语言·python
万邦科技Lafite3 小时前
京东item_get接口实战案例:实时商品价格监控全流程解析
java·开发语言·数据库·python·开放api·淘宝开放平台
Cyber4K4 小时前
【Python专项】进阶语法-系统资源监控与数据采集(1)
开发语言·python·php
苍煜5 小时前
Java开发IO零基础吃透:BIO、NIO、同步异步、阻塞非阻塞
java·python·nio
AllData公司负责人6 小时前
通过Postgresql同步到Doris,全视角演示AllData数据中台核心功能效果,涵盖:数据入湖仓,数据同步,数据处理,数据服务,BI可视化驾驶舱
java·大数据·数据库·数据仓库·人工智能·python·postgresql
Flittly7 小时前
【LangGraph新手村系列】(5)时间旅行:浏览历史、分叉时间线与修改过去
python·langchain