梯度累加其实是为了变相扩大batch_size,用来解决显存受限问题。
常规训练方式,每次从train_loader读取出一个batch的数据:
python
for x,y in train_loader:
pred = model(x)
loss = criterion(pred, label)
# 反向传播
loss.backward()
# 根据新的梯度更新网络参数
optimizer.step()
# 清空以往梯度,通过下面反向传播重新计算梯度
optimizer.zero_grad()
pytorch每次forward完都会得到一个用于梯度回传的计算图,pytorch构建的计算图是动态的,其实在每次backward后计算图都会从内存中释放掉,但是梯度不会清空的。所以若不显示的进行optimizer.zero_grad()清空过往梯度这一步操作,backward()的时候就会累加过往梯度。
梯度累加的做法:
python
accumulation_steps = 4
for i,(x,y) in enumerate(train_loader):
pred = model(x)
loss = criterion(pred, label)
# 相当于对累加后的梯度取平均
loss = loss/accumulation_steps
# 反向传播
loss.backward()
if (i+1) % accumulation_steps == 0:
# 根据新的梯度更新网络参数
optimizer.step()
# 清空以往梯度,通过下面反向传播重新计算梯度
optimizer.zero_grad()
代码中设置accumulation_steps = 4,意思就是变相扩大batch_size四倍。因为代码中每隔4次迭代才清空梯度,更新参数。
至于为啥loss = loss/accumulation_steps,因为梯度累加了四次呀,那就要取平均,除以4。那我每次loss取4,其实就相当于最后将累加后的梯度除4咯。同时,因为累计了4个batch,那学习率也应该扩大4倍,让更新的步子跨大点。
看网上的帖子有讨论对BN层是否有影响,因为BN的估算阶段(计算batch内均值、方差)是在forward阶段完成的,那真实的batch_size放大4倍效果肯定是比通过梯度累加放大4倍效果好的,毕竟计算真实的大batch_size内的均值、方差肯定更精确。
还有讨论说通过调低BN参数momentum可以得到更长序列的统计信息,应该意思是能够记忆更久远的统计信息(均值、方差),以逼近真实的扩大batch_size的效果。
参考