变分自动编码器pytorch实现

时间: 2023-09-14 18:05:17 浏览: 59
好的,以下是变分自动编码器(VAE)的 PyTorch 实现代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F import torchvision from torchvision import transforms class VAE(nn.Module): def __init__(self, input_dim=784, hidden_dim=400, latent_dim=20): super(VAE, self).__init__() self.input_dim = input_dim self.hidden_dim = hidden_dim self.latent_dim = latent_dim # Encoder layers self.fc1 = nn.Linear(input_dim, hidden_dim) self.fc21 = nn.Linear(hidden_dim, latent_dim) self.fc22 = nn.Linear(hidden_dim, latent_dim) # Decoder layers self.fc3 = nn.Linear(latent_dim, hidden_dim) self.fc4 = nn.Linear(hidden_dim, input_dim) def encode(self, x): h1 = F.relu(self.fc1(x)) mu = self.fc21(h1) logvar = self.fc22(h1) return mu, logvar def reparameterize(self, mu, logvar): std = torch.exp(0.5*logvar) eps = torch.randn_like(std) return mu + eps*std def decode(self, z): h3 = F.relu(self.fc3(z)) return torch.sigmoid(self.fc4(h3)) def forward(self, x): mu, logvar = self.encode(x.view(-1, self.input_dim)) z = self.reparameterize(mu, logvar) return self.decode(z), mu, logvar # Define loss function def loss_function(recon_x, x, mu, logvar): BCE = F.binary_cross_entropy(recon_x, x.view(-1, 784), reduction='sum') KLD = -0.5 * torch.sum(1 + logvar - mu.pow(2) - logvar.exp()) return BCE + KLD # Load MNIST dataset transform = transforms.Compose([transforms.ToTensor()]) train_dataset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, transform=transform, download=True) # Initialize model and optimizer model = VAE() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3) # Train model for epoch in range(1, 11): train_loss = 0 for batch_idx, (data, _) in enumerate(train_loader): optimizer.zero_grad() recon_batch, mu, logvar = model(data) loss = loss_function(recon_batch, data, mu, logvar) loss.backward() train_loss += loss.item() optimizer.step() if batch_idx % 100 == 0: print('Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format( epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset), 100. * batch_idx / len(train_loader), loss.item() / len(data))) print('====> Epoch: {} Average loss: {:.4f}'.format( epoch, train_loss / len(train_loader.dataset))) ``` 这段代码定义了一个包含一个编码器和一个解码器的 VAE 模型。在训练过程中,模型会从 MNIST 数据集中读取图像数据,并使用 Adam 优化器来更新模型参数。模型在每个 epoch 结束后会输出平均损失。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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