【pytorch】微调技术

前言

训练神经网络是一件非常耗费时间的事情,其需要大量的算力以及大量的数据。显然从头开始训练并不是明智之选,利用好已有的资源才是明智之选。

微调技术

图像识别笼统地可以分为两步:

  1. 提取图片的特征,此部分往往通过CNN卷积神经网络实现。
  2. 根据提取的特征,进行分类,此部分往往通过全连接神经网络来实现。
  • 识别一只猫和识别一只狗有没有类似的地方呢?
    答案是有的,它们在提取图片特征都是非常相似的。
    考虑CNN中卷积的作用,它就是在识别不同的边缘,因此无论是猫,还是狗,图片特征都是类似的,但是如何根据这些特征来学习才是关键。

预训练模型

在图像识别中,有许多经典的神经网络,例如vgg,resnet等,对于这些经典的网络,pytorch都是提供了训练模型好的模型的。这些某些都是在ImageNet上训练好的,有较高的精确度。利用训练好的某些进行图片特征的提取,就能够大大减少训练的耗时。

代码实现

import torch
from torch import nn
from torch.nn import functional as F
在使用PyTorch微调模型时,可参考从相关引用中获取的信息和通用的技术方法。 从引用可知,在基于PyTorch 2.0从零开始构建和微调模型时,要结合现代机器学习理论与实践,深入理解模型结构、参数优化、并行计算等方面细节,掌握一套完整实践方案,为实际项目应用打基础 [^1]。 在具体执行微调操作时,可设置随机种子方便复现结果,例如设置 `random_seed = 326` 并使用 `torch.cuda.manual_seed_all(random_seed)`。同时要确定学习率、训练轮数和批量大小等超参数,如 `lr, num_epochs, batch_size = 5e - 5, 10, 128`,然后调用训练函数 `train(fine_tuning_net, train_iter, test_iter, num_epochs, lr*10, try_gpu())` 进行微调训练 [^3]。 此外,为节省时间,每一轮可只取两批数据进行训练,取一批数据进行评估 [^3]。关于迁移学习和微调,“Transfer Learning” 和 “Fine - tune” 含义可相互交换,微调可看作迁移学习的一部分,是一种技巧 [^4]。 以下是一个简单的使用PyTorch微调模型的代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim # 设置随机种子 random_seed = 326 torch.cuda.manual_seed_all(random_seed) # 假设已经有预训练模型 pretrained_model = ... # 冻结部分层 for param in pretrained_model.parameters(): param.requires_grad = False # 修改模型的最后一层以适应新任务 num_classes = ... pretrained_model.fc = nn.Linear(pretrained_model.fc.in_features, num_classes) # 定义超参数 lr = 5e-5 num_epochs = 10 batch_size = 128 # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(pretrained_model.fc.parameters(), lr=lr) # 假设已经有训练和测试数据加载器 train_iter = ... test_iter = ... # 训练函数 def train(model, train_loader, test_loader, epochs, lr, device): model.to(device) for epoch in range(epochs): model.train() for i, (images, labels) in enumerate(train_loader): images, labels = images.to(device), labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(images) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() # 可以在这里添加评估代码 print(f'Epoch {epoch + 1}/{epochs}, Loss: {loss.item()}') # 调用训练函数进行微调 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") train(pretrained_model, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, device) ```
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