PyTorch中在反向传播前为什么要手动将梯度清零？

最新推荐文章于 2024-11-21 16:11:21 发布

taoqick

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文章标签： pytorch 深度学习机器学习

原文链接：https://www.zhihu.com/question/303070254/answer/573037166

作者：Pascal
链接：https://www.zhihu.com/question/303070254/answer/573037166
来源：知乎
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这种模式可以让梯度玩出更多花样，比如说梯度累加（gradient accumulation）

传统的训练函数，一个batch是这么训练的：

for i, (image, label) in enumerate(train_loader):
    # 1. input output
    pred = model(image)
    loss = criterion(pred, label)

    # 2. backward
    optimizer.zero_grad()   # reset gradient
    loss.backward()
    optimizer.step()

获取 loss：输入图像和标签，通过infer计算得到预测值，计算损失函数；
optimizer.zero_grad() 清空过往梯度；
loss.backward() 反向传播，计算当前梯度；
optimizer.step() 根据梯度更新网络参数

简单的说就是进来一个 batch 的数据，计算一次梯度，更新一次网络

使用梯度累加是这么写的：

for i,(image, label) in enumerate(train_loader):
    # 1. input output
    pred = model(image)
    loss = criterion(pred, label)

    # 2.1 loss regularization
    loss = loss / accumulation_steps  
 
    # 2.2 back propagation
    loss.backward()

    # 3. update parameters of net
    if (i+1) % accumulation_steps == 0:
        # optimizer the net
        optimizer.step()        # update parameters of net
        optimizer.zero_grad()   # reset gradient

获取 loss：输入图像和标签，通过infer计算得到预测值，计算损失函数；
loss.backward() 反向传播，计算当前梯度；
多次循环步骤 1-2，不清空梯度，使梯度累加在已有梯度上；
梯度累加了一定次数后，先optimizer.step() 根据累计的梯度更新网络参数，然后optimizer.zero_grad() 清空过往梯度，为下一波梯度累加做准备；

总结来说：梯度累加就是，每次获取1个batch的数据，计算1次梯度，梯度不清空，不断累加，累加一定次数后，根据累加的梯度更新网络参数，然后清空梯度，进行下一次循环。

一定条件下，batchsize 越大训练效果越好，梯度累加则实现了 batchsize 的变相扩大，如果accumulation_steps 为 8，则batchsize '变相' 扩大了8倍，是我们这种乞丐实验室解决显存受限的一个不错的trick，使用时需要注意，学习率也要适当放大。

更新1：关于BN是否有影响，之前有人是这么说的：