深度学习之混合精度训练AMP介绍

混合精度训练是一种通过同时使用 FP16 和 FP32 精度来加速深度学习训练的技术。它可以在不损失模型性能的情况下,显著减少训练时间和内存使用。下面是关于混合精度训练的一些解释:

  1. 原理

混合精度训练利用了 FP16 (16位浮点)和 FP32 (32位浮点)的不同特性。

FP16 计算速度快,但动态范围和精度较低。FP32 则相反,计算速度较慢但动态范围和精度较高。

混合精度训练将网络的某些部分(如权重和激活)使用 FP16 表示,而其他部分(如梯度)使用 FP32 表示。这样可以在不损失模型性能的情况下,提高训练速度和减少内存使用。

Float16 (FP16) 和 Float32 (FP32)的差异:

FP16 使用 16 bit 表示浮点数,FP32 使用 32 bit。

FP16 的动态范围和精度较 FP32 更小,但计算速度更快,尤其在 GPU 上。

FP16 可能会产生溢出和下溢出,导致精度损失。需要特殊处理来避免这些问题

  1. 实现

常见的混合精度训练库包括 NVIDIA 的 APEX 和 PyTorch 内置的 torch.cuda.amp 模块。

使用时,需要将模型和优化器包装在 FP16 和 FP32 混合精度上下文中,并使用特殊的损失缩放和梯度重scaling技术。

例如在 PyTorch 中,可以使用如下代码启用混合精度训练:

  1. 混合精度训练的流程

将网络中的部分操作使用 FP16 表示,其他部分使用 FP32 表示。通常权重和激活使用 FP16,梯度和损失函数使用 FP32。

需要使用 loss scaling 技术来避免 FP16 计算时的精度损失。

在反向传播时,需要使用 gradient scaling 和 gradient clipping 技术来确保梯度的稳定性。

  1. 优势

训练速度提高 2-3 倍

内存使用降低 2 倍左右

无需修改原有的训练代码,只需添加少量混合精度相关的代码

总之,混合精度训练是一种非常实用的技术,可以大幅提高深度学习模型的训练效率,是深度学习从业者必须掌握的技能之一。

相关推荐
可触的未来,发芽的智生8 分钟前
触摸未来2025-11-09:万有力,图论革命
javascript·人工智能·python·程序人生·自然语言处理
悟乙己10 分钟前
超越文本:利用大型语言模型进行时间序列预测(第1部分)
人工智能·语言模型·自然语言处理
ZEERO~15 分钟前
夏普比率和最大回撤公式推导及代码实现
大数据·人工智能·机器学习·金融
飞哥数智坊16 分钟前
11月12日,TRAE SOLO 正式版发布
人工智能·ai编程·solo
CoovallyAIHub24 分钟前
1.2MB超轻量模型实现草莓苗精准分级检测与定位,准确率超96%
深度学习·算法·计算机视觉
mwq3012330 分钟前
从傅里叶时钟到混合尺度:解构 RoPE 位置编码的演进之路
人工智能
高工智能汽车34 分钟前
“融资热潮”来临!商用车自动驾驶拐点已至?
人工智能·机器学习·自动驾驶
CoovallyAIHub43 分钟前
终结AI偏见!Sony AI发布Nature论文与FHIBE数据集,重塑公平性评估基准
深度学习·算法·计算机视觉
Mintopia43 分钟前
🧠 自监督学习在 WebAIGC 中的技术突破与应用前景
前端·人工智能·aigc
Mintopia1 小时前
🧭 传统 Web 开发最好的 AI 助手框架排行榜(2025版)
前端·人工智能·aigc