PyTorch深度学习笔记(十二)神经网络的基本骨架nn.Module的使用

本文介绍了PyTorch中用于构建神经网络的torch.nn模块,重点讲解了Module作为容器的作用以及如何创建自定义的简单神经网络层。通过一个简单的Jiaolong类示例展示了如何定义一个前向传播过程。

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一、torch.nn简介

搭建神经网络常用的工具在 torch.nn 模块,官网

Containers 中文翻译为容器,但这里可以理解为骨架,往这个骨架中添加一些内容就可以构成一个神经网络。

Convolution Layers、Pooling Layers、Paading Layers 都是要添加进网络的各层。

Containers 中 Module 是最常用的,它是所有神经网络的基本类,给所有神经网络提供基本的骨架。

二、简单示例

import torch
from torch import nn
​
class Jiaolong(nn.Module):
    # Alt+insert 可重写方法或实现方法(Windows)
    def __init__(self) -> None:
        super().__init__()
​
    def forward(self, input):
        output = input + 1
        return output
jiaolong = Jiaolong()
x = torch.tensor(1.0)  # 将 1.0 这个数转换成 tensor 数据类型
output = jiaolong(x)
print(output)
### PyTorch 学习笔记与技术总结 PyTorch 是一个功能强大的开源机器学习框架,广泛应用于深度学习领域。以下是关于 PyTorch 的一些核心知识点和技术总结: #### 1. 环境配置 在开始使用 PyTorch 前,需完成必要的环境配置工作。这通常包括安装 Python、设置 GPU 支持以及导入所需的依赖项[^2]。 #### 2. 数据加载与处理 PyTorch 提供了灵活的数据加载方式,主要包括 `torch.utils.data.Dataset` 和 `torch.utils.data.DataLoader` 这两个库函数。通过这些工具可以高效地管理数据的组织形式和批量加载过程[^2]。 #### 3. 可视化工具 为了更好地监控模型训练的过程,PyTorch 集成了 TensorBoard 工具。该工具能够实时绘制损失曲线、显示权重分布以及其他重要指标,从而帮助开发者调整超参数并优化性能[^2]。 #### 4. 构建神经网络 构建神经网络PyTorch 中的核心部分之一。以下是一些常用的模块及其作用: - **基本骨架**: 使用 `nn.Module` 类定义自定义网络结构。 - **卷积操作**: 利用 `torch.nn.functional` 实现动态卷积计算。 - **卷积层**: 调用 `torch.nn.Conv2d` 创建二维卷积层。 - **池化层**: 应用 `torch.nn.MaxPool2d` 执行最大池化操作。 - **填充层**: 设置边界扩展策略以控制特征图大小变化。 - **非线性激活函数**: 如 ReLU (`torch.nn.ReLU`) 或 Sigmoid (`torch.nn.Sigmoid`)。 - **全连接层**: 即线性变换层,可通过 `torch.nn.Linear` 来实现。 - **序列容器**: 将多个层按顺序组合起来形成完整的网络架构,推荐使用 `torch.nn.Sequential`。 #### 5. 设备分配原则 对于大规模计算任务而言,合理安排 CPU 和 GPU 上的任务至关重要。一般情况下会将数据读取及预处理阶段留在 CPU 上执行;而涉及大量矩阵乘法等密集型运算则交由 GPU 处理,以此达到最大化硬件效能的目的[^3]。 #### 6. 模型评估与保存 经过充分训练后的模型可以通过测试集来验证其泛化能力,并最终导出为可部署的形式以便实际应用中调用。常用方法有 `.eval()` 方法切换至推理模式以及 `torch.save(model.state_dict(), PATH)` 函数持久化模型状态字典[^2]。 ```python import torch from torch import nn class SimpleNet(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleNet, self).__init__() self.fc = nn.Linear(10, 1) def forward(self, x): return torch.sigmoid(self.fc(x)) model = SimpleNet() print(model) ``` 以上代码片段展示了一个简单的前馈神经网络实例,其中包含了输入维度为 10 输出维度为 1 的单隐藏层感知机模型定义[^2]。
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