多分类实战
1、使用低层函数的操作


实战代码
import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
from torchvision import datasets, transforms
batch_size=200
learning_rate=0.01
epochs=10
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
datasets.MNIST('./MNIST_data', train=True, download=True,
transform=transforms.Compose([
transforms.ToTensor(),
transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))
])),
batch_size=batch_size, shuffle=True)
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(
datasets.MNIST('./MNIST_data', train=False, transform=transforms.Compose([
transforms.ToTensor(),
transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))
])),
batch_size=batch_size, shuffle=True)
w1, b1 = torch.randn(200, 784, requires_grad=True),\
torch.zeros(200, requires_grad=True)
w2, b2 = torch.randn(200, 200, requires_grad=True),\
torch.zeros(200, requires_grad=True)
w3, b3 = torch.randn(10, 200, requires_grad=True),\
torch.zeros(10, requires_grad=True)
# torch.nn.init.kaiming_normal_(w1)
# torch.nn.init.kaiming_normal_(w2)
# torch.nn.init.kaiming_normal_(w3)
def forward(x):
x = x@w1.t() + b1
x = F.relu(x)
x = x@w2.t() + b2
x = F.relu(x)
x = x@w3.t() + b3
x = F.relu(x)
return x
optimizer = optim.SGD([w1, b1, w2, b2, w3, b3], lr=learning_rate)
criteon = nn.CrossEntropyLoss()
for epoch in range(epochs):
for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
data = data.view(-1, 28*28)
logits = forward(data)
loss = criteon(logits, target)
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
# print(w1.grad.norm(), w2.grad.norm())
optimizer.step()
if batch_idx % 100 == 0:
print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format(
epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset),
100. * batch_idx / len(train_loader), loss.item()))
test_loss = 0
correct = 0
for data, target in test_loader:
data = data.view(-1, 28 * 28)
logits = forward(data)
test_loss += criteon(logits, target).item()
pred = logits.data.max(1)[1]
correct += pred.eq(target.data).sum()
test_loss /= len(test_loader.dataset)
print('\nTest set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format(
test_loss, correct, len(test_loader.dataset),
100. * correct / len(test_loader.dataset)))
训练结果

Note:由训练结果可以看出来,损失一直没有下降,导致损失不下降的原因有多方面,比如:
- 梯度离散
- learning rate过大
- 权重初始值不合适
这里已经使用relu激活函数了,不易发生梯度离散,而且学习率选择了1e-3(0.001)也不算大,所以应该是权重w的初始值设置的有问题,接下来我们取消初始化的注释,使用的是何凯明的初始化,效果如下:


损失有所变化,初始化很重要,有时候算法跑不好,不是想法不好,而是初始化的方案有问题。
2、使用高阶API实现




本文介绍了在PyTorch中进行多分类任务的实战,分别展示了使用底层函数和高阶API的操作。在使用底层函数时,通过训练结果分析发现损失未下降可能源于权重初始化问题,启用合适的权重初始化方法后,损失有所改善。接着,文章提供了使用高阶API的代码实现,简化了操作流程。
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