基于pytorch的深度学习基础4——损失函数和优化器

四.损失函数和优化器

4.1 均值初始化

为减轻梯度消失和梯度爆炸,选择合适的权重初值。

十种初始化方法

Initialization Methods

  1. Xavie r均匀分布

  2. Xavie r正态分布

  3. Kaiming正态分布

  4. 均匀分布

  5. 正态分布

  6. 常数分布

  7. 正交矩阵初始化

  8. 单位矩阵初始化

  9. 稀疏矩阵初始化

4.2 损失函数

1、nn.CrossEntropyLoss

nn.CrossEntropyLoss(weight=None,

size_average=None,

ignore_index=-100,

reduce=None,

reduction='mean'')

功能: nn.LogSoftmax ()与nn.NLLLoss ()结合,进行

交叉熵计算

主要参数:

• w eigh t:各类别的loss设置权值

•

ignore _ind e x:忽略某个类别

•

redu c tion :计算模式,可为none/sum /m e an

none- 逐个元素计算

sum- 所有元素求和,返回标量

2、 nn.NLLLoss

功能:实现负对数似然函数中的负号功能

主要参数:

• weight:各类别的loss设置权值

• ignore_index:忽略某个类别

•reduction:计算模式,可为none/sum /m e an

none-逐个元素计算

nn.NLLLoss(weight=None,

size_average=None,

ignore_index=-100,

reduce=None,

reduction='mean')sum- 所有元素求和,返回标量

m e an-加权平均,返回标量

3、 nn.BCELoss

nn.BCELoss(weight=None,

size_average=None,

reduce=None,

reduction='mean')

功能:二分类交叉熵

注意事项:输入值取值在0,1

主要参数:

• weight:各类别的loss设置权值

• ignore_index:忽略某个类别

• reduction:计算模式,可为none/sum /m e an

none-逐个元素计算

4、 nn.BCEWithLogitsLoss

nn.BCEWithLogitsLoss(weight=None,

size_average=None,

reduce=None, reduction='mean',

pos_weight=None)

功能:结合Sigmoid与二分类交叉熵

注意事项:网络最后不加sigmoid函数

主要参数:

• pos _weight :正样本的权值

• weight:各类别的loss设置权值

•ignore_index:忽略某个类别

•reduction :计算模式,可为none/sum /mean

mean-加权平均,返回标量e aum

  1. nn.L1Loss

  2. nn.MSELoss

  3. nn.SmoothL1Loss

  4. nn.PoissonNLLLoss

  5. nn.KLDivLoss

  6. nn.MarginRankingLoss

  7. nn.MultiLabelMarginLoss

  8. nn.SoftMarginLoss

  9. nn.MultiLabelSoftMarginLoss

  10. nn.MultiMarginLoss

  11. nn.TripletMarginLoss

  12. nn.HingeEmbeddingLoss

  13. nn.CosineEmbeddingLoss

  14. nn.CTCLoss -所有元素求和,返回标量

4.3优化器 Optimizer

pytorch的优化器:管理并更新模型中可学习参数的值,使得模型输出更接近真实标签

导数:函数在指定坐标轴上的变化率

方向导数:指定方向上的变化率

梯度:一个向量,方向为方向导数取得最大值的方向

基class Optimizer(object):

def init(self, params, defaults):

self.defaults = defaults

self.state = defaultdict(dict)

self.param_groups = \[\]

param_groups = [{'params':

param_groups}]本属性

• defaults:优化器超参数

• state:参数的缓存,如mom en tum的缓存

• params_groups:管理的参数组

• _step_count:记录更新次数,学习率调整中使用

基本方法

• 1.zero_grad():清空所管理参数的梯度

pytorch特性:张量梯度不自动清零

class Optimizer(object):

def zero_grad(self):

for group in self.param_groups:

for p in group'params':

if p.grad is not None:

p.grad.detach_()

p.grad.zero_()

  1. step():执行一步更新

  2. add_param_group():添加参数组

class Optimizer(object):

def add_param_group(self, param_group):

for group in self.param_groups:

param_set.update(set(group'params'))

self.param_groups.append(param_group)

4.state_dict():获取优化器当前状态信息字典

• 5.load_state_dict() :加载状态信息字典

class Optimizer(object):

def state_dict(self):

return {

'state': packed_state,

'param_groups': param_groups,

}

def load_state_dict(self, state_dict):

学习率

Learning Rate

梯度下降:

𝒘𝒊+𝟏 = 𝒘𝒊 − 𝒈(𝒘𝒊 )

𝒘𝒊+𝟏 = 𝒘𝒊 − LR * 𝒈(𝒘𝒊)

学习率(learning rate)控制更新的步伐

Momentum(动量,冲量):

结合当前梯度与上一次更新信息,用于当前更新

梯度下降:

𝒘𝒊+𝟏 = 𝒘𝒊 − 𝒍𝒓 ∗ 𝒈(𝒘𝒊 )

pytorch中更新公式:

𝒗𝒊 = 𝒎 ∗ 𝒗𝒊−𝟏 + 𝒈(𝒘𝒊 )

𝒘𝒊+𝟏 = 𝒘𝒊 − 𝒍𝒓 ∗ 𝒗𝒊

𝒗𝟏𝟎𝟎 = 𝒎 ∗ 𝒗𝟗𝟗 + 𝒈(𝒘𝟏𝟎𝟎)

= 𝒈(𝒘𝟏𝟎𝟎) + 𝒎 ∗ (𝒎 ∗ 𝒗𝟗𝟖 + 𝒈(𝒘𝟗𝟗))

= 𝒈(𝒘𝟏𝟎𝟎) + 𝒎 ∗ 𝒈(𝒘𝟗𝟗) + 𝒎𝟐 ∗ 𝒗𝟗𝟖

= 𝒈(𝒘𝟏𝟎𝟎) + 𝒎 ∗ 𝒈(𝒘𝟗𝟗) + 𝒎𝟐 ∗ 𝒈(𝒘𝟗𝟖) + 𝒎𝟑 ∗ 𝒗𝟗𝟕

1.optim.SGD

主要参数:

• params:管理的参数组

• lr:初始学习率

• momentum:动量系数,贝塔

• weight_decay:L2正则化系数

• nesterov:是否采用NAG

optim.SGD(params, lr=<object object>,

momentum=0, dampening=0,

weight_decay=0, nesterov=False)

优化器

Optimizer

  1. optim.SGD:随机梯度下降法

  2. optim.Adagrad:自适应学习率梯度下降法

  3. optim.RMSprop: Adagrad的改进

  4. optim.Adadelta: Adagrad的改进

  5. optim.Adam:RMSprop结合Momentum

  6. optim.Adamax:Adam增加学习率上限

  7. optim.SparseAdam:稀疏版的Adam

  8. optim.ASGD:随机平均梯度下降

  9. optim.Rprop:弹性反向传播

  10. optim.LBFGS:BFGS的改进

相关推荐
m4Rk_3 小时前
【论文阅读】Agent 记忆机制(83):Inside Out——用可演化 PersonaTree 构建 Agent 的核心长期记忆
论文阅读·人工智能·学习·开源·github
运行时异常3 小时前
【WMS 仓储系统集成 AI Agent 实战】第 8 讲(终篇):生产部署与并发安全——Semaphore 放进 Flux.defer 的坑,压测抓了一晚上
人工智能·安全
杨杨杨大侠3 小时前
Jev、Kev、Laya:决策模型怎么选,什么时候需要微调?
人工智能·python·agent
代码方舟3 小时前
零信任架构实战:基于天远人企关联构建自动化供应链金融网关
运维·人工智能·架构·自动化
虹科网络安全3 小时前
“顶会”看安全(十八):超越越狱:揭示由能力边界模糊引发的 LLM 应用安全风险
人工智能·安全
LOVE️YOU3 小时前
Python 在定义函数时,究竟定义的是什么?
python
Maiko Star3 小时前
* LangChain 提示词模板详解:ChatPromptTemplate 的使用与高级特性
java·人工智能·langchain
段一凡-华北理工大学3 小时前
大模型应用开发 100 天:Python + LLM 从入门到精通 day26~Prompt 调试与优化——A/B 测试与效果评估
windows·python·大模型·prompt·智能体·提示词工程·高炉智能化
Minecraft红客3 小时前
以撒的结合
python·游戏·电脑·娱乐
鬓戈3 小时前
Rust 语言与 AI 应用生态调研及学习路径
人工智能·学习·rust