torch.optim.lm

时间: 2023-11-06 20:01:50 浏览: 148

关于torch.optim的灵活使用详解(包括重写SGD,加上L1正则)

### torch.optim 的灵活使用详解 #### 一、torch.optim 基础介绍在深度学习领域，优化器扮演着至关重要的角色。PyTorch 提供了一个强大的 `torch.optim` 模块，它包含了多种优化算法，如随机梯度下降(SGD)、Adam、RMSprop 等。本文将详细介绍 `torch.optim` 的使用方法，并着重讲解如何根据需求自定义优化器，例如添加 L1 正则化。 #### 二、基本用法 1. **构建 Optimizer**: - 首先需要为优化器提供模型参数的一个迭代器。 - 可以指定特定的优化选项，比如学习率 (`lr`)、动量 (`momentum`)、权重衰减 (`weight_decay`) 等。 - 如果模型部署在 GPU 上，需要先执行 `model.cuda()`，确保优化器中的参数也在 GPU 上。 **示例代码**: ```python optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9) ``` 2. **灵活设置各层的学习率**: - 将模型中不同层的参数以不同的方式进行分组，可以灵活地为每一组设置不同的优化选项。 - 这些组可以通过列表的方式组织，其中每个元素都是一个字典，包含 `'params'` 键以及其它可选键，如 `'lr'`、`'weight_decay'` 等。 - 默认选项可以在构造优化器时作为关键字参数传递。 **示例代码**: ```python optimizer = optim.SGD([ {'params': model.features12.parameters(), 'lr': 1e-2}, {'params': model.features22.parameters()}, {'params': model.features32.parameters()}, {'params': model.features42.parameters()}, {'params': model.features52.parameters()}, ], weight_decay=5e-4, lr=1e-1, momentum=0.9) ``` #### 三、更改各层的学习率为了适应不同的训练需求，可能需要动态调整模型中某些层的学习率。这可以通过访问 `optimizer.param_groups` 来实现。 1. **访问 param_groups**: - `optimizer.param_groups` 是一个列表，每个元素都是一个字典，表示一组参数及其对应的优化选项。 - 可以通过索引来访问并修改每一组的 `'lr'` 参数。 **示例代码**: ```python for group in optimizer.param_groups: print(group['lr']) ``` 2. **动态调整学习率**: - 可以定义一个函数来批量更新学习率。 - 通常情况下，学习率会随训练过程逐渐减少，以帮助收敛。 **示例代码**: ```python def adjust_learning_rate(optimizer, decay_rate=0.9): for group in optimizer.param_groups: group['lr'] *= decay_rate ``` #### 四、重写 SGD 并加入 L1 正则化在标准的 SGD 优化器中，并没有直接支持 L1 正则化的选项。L1 正则化能够促使模型参数变得稀疏，有助于提高模型的解释性和减少过拟合的风险。 1. **理解 L1 正则化**: - L1 正则化是在损失函数中加入了参数绝对值的和。 - 在训练过程中，除了常规的梯度下降步骤外，还需要额外的步骤来计算 L1 正则项的梯度。 2. **实现 L1 正则化**: - 可以通过继承 `torch.optim.SGD` 类并重写 `_single_tensor` 方法来实现 L1 正则化。 - 在更新每一步时，除了应用常规的梯度下降之外，还需要考虑 L1 正则项的影响。 **示例代码**: ```python class SGDL1(torch.optim.SGD): def __init__(self, params, lr=<object object>, momentum=0, dampening=0, weight_decay=0, nesterov=False, l1_alpha=0): super(SGDL1, self).__init__(params, lr, momentum, dampening, weight_decay, nesterov) self.l1_alpha = l1_alpha def _single_tensor(self, group, p): d_p = p.grad.data if self.weight_decay != 0: d_p.add_(p.data, alpha=self.weight_decay) if self.l1_alpha != 0: d_p.add_(torch.sign(p.data), alpha=self.l1_alpha) if self.momentum != 0: param_state = self.state[p] if 'momentum_buffer' not in param_state: buf = param_state['momentum_buffer'] = torch.zeros_like(p.data) buf.mul_(self.momentum).add_(d_p) else: buf = param_state['momentum_buffer'] buf.mul_(self.momentum).add_(d_p) d_p = buf p.data.add_(d_p, alpha=-group['lr']) # 使用自定义的 SGDL1 优化器 optimizer = SGDL1(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9, l1_alpha=0.001) ``` #### 五、总结通过上述介绍，我们不仅了解了 `torch.optim` 的基本用法，还学会了如何灵活地设置不同层的学习率以及如何通过重写 SGD 优化器加入 L1 正则化。这些技能对于深入理解和优化深度学习模型至关重要。希望本文能为您的深度学习之旅带来帮助！

torch.optim是PyTorch中用于实现优化算法的模块。它提供了多种常用的优化算法，如SGD、Adam、RMSprop等。在使用torch.optim时，可以通过给定参数的迭代器来指定要优化的参数，并可以设置特定的优化选项，如学习速率、重量衰减等。另外，在将模型放在GPU中训练时，需要使用`model.to(device)`将模型转移到相应的设备上，其中device可以是cuda或cpu。

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