PyTorch 是由 Facebook AI Research(FAIR)团队开发的深度学习框架,凭借其灵活性与易用性成为学术界和工业界的主流工具。其核心设计哲学围绕 动态计算图(Dynamic Computation Graph)展开,研究者可实时构建、修改计算流程,极大提升了模型调试与实验迭代效率。这种即时执行(Eager Execution)模式,使得代码逻辑如同普通 Python 程序般直观。
核心特性解析
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张量计算与自动微分
PyTorch 提供
torch.Tensor作为核心数据结构,支持 GPU 加速的数值计算。通过torch.autograd模块,框架可自动追踪张量操作并计算梯度,例如:pythonx = torch.tensor([1.0], requires_grad=True) y = x**2 + 3*x y.backward() # 自动计算梯度 dy/dx此时
x.grad将存储梯度值 \\frac{dy}{dx} = 2x + 3 。 -
模块化神经网络构建
torch.nn模块提供预定义层(如卷积层、LSTM)和损失函数,用户可通过继承nn.Module自定义网络结构:pythonclass CNN(nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.conv = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3) def forward(self, x): return self.conv(x)这种面向对象的设计显著提升了代码复用性。
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GPU/CPU无缝切换
通过
.to(device)方法,张量与模型可在设备间灵活迁移:pythondevice = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu" model = CNN().to(device)