BCELoss------Binary Cross Entropy二元交叉熵损失
用来衡量 "两个概率分布之间距离" 。
简单说就是:你的预测值(0~1的概率)和真实值(0或1)离得有多远?
对于每一个样本,假设:
-
y : 真实标签 (Target),取值只能是 0 或 1。
-
x : 模型预测的概率 (Input),取值范围 [0, 1]。(这里必须已经经过 Sigmoid 处理)。
BCEWithLogitsLoss
Logits : 指的是模型最后一层全连接层输出的原始数值 ,也就是没有经过 Sigmoid 激活函数的数值。范围是**(−∞,+∞)**。
BCEWithLogitsLoss = Sigmoid +BCELoss
令 x 为模型的输出 Logits**(−∞,+∞)** ,标准的BCELoss:
但这样直接手动计算
log(sigmoid(x)),当 x 非常大或非常小时(例如 x=100或 x=−100),Sigmoid 函数会输出极其接近 1 或 0 的值。计算机的浮点数精度有限,可能会导致:
下溢(Underflow): log(0)log(0) 会变成负无穷(−∞ / NaN)。
梯度消失/爆炸: 在反向传播时导致数值不稳定。
BCEWithLogitsLoss 使用了 LogSumExp 技巧 (Log-Sum-Exp Trick)在数学层面上进行了化简,避免了直接计算 log(σ(x)),从而保证了数值稳定性。
这个公式避免了直接对极小值取对数,无论 xx 是正无穷还是负无穷,计算结果都不会溢出。
python
import torch
import torch.nn as nn
# 1. 定义 Loss
criterion = nn.BCEWithLogitsLoss()
# 2. 模拟模型输出 (Logits)
# 假设 batch_size=3,是个二分类问题,输出维度为 (3, 1)
# 注意:这里不需要加 torch.sigmoid()
logits = torch.tensor([[-10.0], [0.1], [5.0]], requires_grad=True)
# 3. 定义标签 (Target)
# 标签必须是 float 类型,且维度与 logits 一致
targets = torch.tensor([[0.0], [1.0], [1.0]])
# 4. 计算 Loss
loss = criterion(logits, targets)
print(f"Loss: {loss.item()}")
# 验证数值稳定性:
# 第一样本 logits=-10 (很小), target=0 -> 预测正确,loss应很小
# 第三样本 logits=5 (很大), target=1 -> 预测正确,loss应很小