【深度学习神经网络学习笔记(三)】向量化编程

向量化编程

向量化编程

前言

向量化编程是一种利用专门的指令集或并行算法来提高数据处理效率的技术,尤其在科学计算、数据分析和机器学习领域中非常常见。它允许通过一次操作处理整个数组或矩阵的数据,而不是通过循环逐个处理每个元素。这种方法不仅简化了代码,而且能够显著提高程序运行速度,因为它更有效地利用了现代 CPU 的并行计算能力。

备注:本系列文章基于B站课程: 122集付费!CNN、RNN、GAN、GNN、DQN、Transformer、LSTM等八大深度学习神经网络一口气全部学完!学习整理得到。

1、向量化编程

没更新一次梯度时候,在训练期间我们会拥有 m 个样本,那么这样每个样本提供进去都可以做一个梯度计算。所以我们要去做所有样本上的计算结果、梯度等操作。

2、向量化优势

由于在进行计算的时候,最好不要使用 for 循环去进行计算,使用 Numpy 可以进行更加快速的向量化计算。

例如:

  • 使用 for 循环

    python 复制代码
    import numpy as np
    import time
    
    a = np.random.rand(100000)
    b = np.random.rand(100000)
    # 第一种 for 循环
    c = 0
    start = time.time()
    for i in range(100000):
        c += a[i] * b[i]
    end = time.time()
    print(c)
    print("计算耗时:%s" % str((end - start) * 1000) + 'ms')
  • 使用 np.dot

    python 复制代码
    import numpy as np
    import time
    
    a = np.random.rand(100000)
    b = np.random.rand(100000)
    d = a * b
    # 向量化运算 np.dot()
    start1 = time.time()
    c1 = np.dot(a, b)
    end1 = time.time()
    print(c1)
    print("计算耗时:%s" % str((end1 - start1) * 1000) + 'ms')

运行结果如下:

可以看到 Numpy 能够充分的利用并行化。

Numpy 中提供了很多函数使用

函数 作用
np.ones or np,zeros 全为1或者0的矩阵
np.exp 指数计算
np.log 对数计算
np.abs 绝对值计算

所以上述的 m 个样本的梯度更新过程,就是去除掉 for 循环

3、正向传播和反向传播

前面我们所做的整个过程分为两个部分,一个是从前往后的计算出梯度和损失,另一部分是从后往前计算参数的更新梯度值。所以在神经网络中经常会出现这两个概念。

相关推荐
HUIMU_11 分钟前
DAY12&DAY13-新世纪DL(Deeplearning/深度学习)战士:破(改善神经网络)1
人工智能·深度学习
mit6.8241 小时前
[1Prompt1Story] 注意力机制增强 IPCA | 去噪神经网络 UNet | U型架构分步去噪
人工智能·深度学习·神经网络
Coovally AI模型快速验证2 小时前
YOLO、DarkNet和深度学习如何让自动驾驶看得清?
深度学习·算法·yolo·cnn·自动驾驶·transformer·无人机
科大饭桶2 小时前
昇腾AI自学Day2-- 深度学习基础工具与数学
人工智能·pytorch·python·深度学习·numpy
努力还债的学术吗喽3 小时前
2021 IEEE【论文精读】用GAN让音频隐写术骗过AI检测器 - 对抗深度学习的音频信息隐藏
人工智能·深度学习·生成对抗网络·密码学·音频·gan·隐写
weixin_507929914 小时前
第G7周:Semi-Supervised GAN 理论与实战
人工智能·pytorch·深度学习
AI波克布林6 小时前
发文暴论!线性注意力is all you need!
人工智能·深度学习·神经网络·机器学习·注意力机制·线性注意力
Blossom.1187 小时前
把 AI 推理塞进「 8 位 MCU 」——0.5 KB RAM 跑通关键词唤醒的魔幻之旅
人工智能·笔记·单片机·嵌入式硬件·深度学习·机器学习·搜索引擎
2502_927161289 小时前
DAY 40 训练和测试的规范写法
人工智能·深度学习·机器学习
赵英英俊10 小时前
Python day46
python·深度学习·机器学习