AlexNet 参数计算

本文详细解析了AlexNet神经网络的结构,包括各卷积层与全连接层的节点数量及参数计算过程,展示了从输入到输出的完整计算流程。

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FeatureMap大小计算公式:

No Padding:
长=(Input长-过滤器长+2x填充数目)/步长 +1
宽=(Input宽-过滤器宽+2x填充数目)/步长 +1
Padding:
长=Input长/步长+1
宽=Input宽/步长+1

AlexNet:

Input:224x224x3=150528
CNN1: 96个11x11x3的卷积核,
节点数量为:55x55x48x2=290400
参数数量:11x11x3x96+96=34944
CNN2: 256个5x5x48卷积核,
节点数量为:27x27x128x2=186624
参数数量:(5x5x48x128+128)x2=307456
CNN3: 384个3x3x256卷积核,
节点数量为:13x13x192x2=64896
参数数量:3x3x256x384+384=885120
CNN4: 384个3x3x192卷积核,
节点数量为:13x13x192x2=64896
参数数量:(3x3x192x192+192)x2=663936
CNN5: 256个3x3x192卷积核,
节点数量为:13x13x128x2=43264
参数数量:(3x3x192x128+128)x2=442624
FC1:
节点数量:4096
参数数量:(6x6x128x2)x4096+4096=37752832
FC2:
节点数量:4096
参数数量:4096x4096+4096=16781312
FC2:
节点数量:4096
参数数量:4096x1000+1000=4097000

通过上面计算:
节点数量总数:809800
参数数量总数:60965224
卷积层参数:2334080,占总参数的3.8%
全连接层参数:58631144,占总参数量的96.2%

### AlexNet 模型的计算资源需求 #### GPU 内存 AlexNet 是早期深度卷积神经网络之一,在当时推动了图像识别技术的重大进步。该模型包含大量参数和特征映射,这使得它对硬件的要求较高。具体来说,AlexNet 的结构设计导致其在训练过程中需要较大的显存空间来存储中间激活值、梯度以及权重更新等信息[^5]。 为了有效地支持 AlexNet 训练,推荐使用的 GPU 应具备至少 4GB 到 6GB 显存容量。现代版本或改进后的 AlexNet 可能在更大规模数据集上进行训练时会占用更多内存;因此,配备更高规格如 8GB 或以上的 GPU 更加理想。 #### 处理器 (CPU/GPU) 当考虑用于训练 AlexNet 的处理器时,显然 GPU 相较于 CPU 表现出显著优势。这是因为 GPU 设计之初就旨在处理高度并行的任务,非常适合像矩阵乘法这样可以被分解成许多独立子任务的操作——而这正是深层神经网络的核心组成部分[^2]。 对于 CPU 来说,即使是最强大的多核心型号也无法匹敌同等价位下专用图形卡所提供的浮点运算性能。举例而言,一台拥有 16 个物理核心的服务级机器大约只有约 160 GFLOPS 的持续运算效能,而 NVIDIA V100 这样的高端 GPU 却能达到接近 7 TFLOPS 的实际表现水平。 这意味着如果使用 CPU 来单独完成一次完整的 AlexNet 前向传播加上反向传播过程可能耗时数周甚至几个月不等,相比之下,借助强大 GPU 支持下的相同工作可以在几天之内顺利完成。 ```python import torch from torchvision import models, transforms from PIL import Image device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu' model = models.alexnet(pretrained=True).to(device) transform = transforms.Compose([ transforms.Resize((224, 224)), transforms.ToTensor(), ]) image_path = "path_to_image.jpg" img = Image.open(image_path) input_tensor = transform(img).unsqueeze(0).to(device) with torch.no_grad(): output = model(input_tensor) ```
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