【Pytorch基础】torch.nn.Linear()函数

本文详细介绍了PyTorch中的全连接层nn.Linear(),通过实例展示了如何使用该层进行线性变换,并解释了m.weight.shape为何为(30,20),即权重矩阵的设置方式。nn.Linear()用于网络中构建从20维到30维的转换,通过权重矩阵的转置与输入数据相乘再加上偏置项完成计算。内容涵盖了线性变换的数学原理和PyTorch实现的细节。
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PyTorch的nn.Linear()是用于设置网络中的全连接层具体的介绍如下:

import torch

x = torch.randn(128, 20)  # 输入的维度是(128,20)
m = torch.nn.Linear(20, 30)  # 20,30是指维度
output = m(x)
print('m.weight.shape:\n ', m.weight.shape)
m.weight.shape:
  torch.Size([30, 20])
  
print('m.bias.shape:\n', m.bias.shape)
m.bias.shape:
 torch.Size([30])
 
print('output.shape:\n', output.shape)
output.shape:
 torch.Size([128, 30])
 
# ans = torch.mm(input,torch.t(m.weight))+m.bias 等价于下面的
ans = torch.mm(x, m.weight.t()) + m.bias   
print('ans.shape:\n', ans.shape)
ans.shape:
 torch.Size([128, 30])
 
print(torch.equal(ans, output))
True

为什么   m . w e i g h t . s h a p e = ( 30 , 20 )   ? \rm{} ~m.weight.shape = (30,20)~?  m.weight.shape=(30,20) ?
答:因为线性变换的公式是:
y = x A T + b y = x A ^T + b y=xAT+b

先生成一个(30,20)的weight,实际运算中再转置,这样就能和x做矩阵乘法了

参考文献

[1]torch.nn.Linear() 理解
[2]PyTorch的nn.Linear()详解
[3]https://pytorch.org/docs/master/nn.html#linear-layers

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### PyTorch `torch.nn` 模块入门教程 #### 1. 理解 `torch.nn.Module` `torch.nn.Module` 是所有神经网络模型的基类。为了定义新的神经网络,通常会继承这个类并实现自己的前向传播方法 (`forward`)。这使得自定义层和复杂结构变得简单而直观。 ```python import torch from torch import nn class SimpleNet(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleNet, self).__init__() # 定义一层线性变换 y = Wx + b self.linear_layer = nn.Linear(in_features=784, out_features=10) def forward(self, x): return self.linear_layer(x) ``` 这段代码展示了如何创建一个简单的全连接层网络[^1]。 #### 2. 构建基本组件 除了线性层之外,还有许多其他类型的层可用于构建更复杂的架构: - **激活函数**:用于引入非线性特性到模型中,常见的有 ReLU、Sigmoid 和 Tanh。 ```python activation_relu = nn.ReLU() ``` - **池化层**:减少空间维度的同时保留重要信息,最常用的是最大池化 (Max Pooling) 层。 ```python max_pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)) ``` 这些组件可以通过组合来形成更加丰富的网络结构[^4]。 #### 3. 使用预置模块快速搭建网络 对于某些特定的任务,可以直接利用现成的高级模块来进行高效开发而不必从头编写每一部分逻辑。比如卷积神经网路(CNN),可以方便地调用内置的一维/二维/三维卷积层等。 ```python convolutional_layer_2D = nn.Conv2d( in_channels=1, out_channels=16, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2) ) ``` 上述例子说明了怎样设置一个标准的二维卷积层参数配置。 通过以上介绍的内容,已经能够初步理解 `torch.nn` 的核心概念及其应用方式,在此基础上可以根据具体需求进一步探索更多可能性。
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