batch-balanced contrastive loss的pytorch代码

以下是一个batch-balanced contrastive loss的PyTorch代码示例：

import torch
import torch.nn.functional as F

class BatchBalancedContrastiveLoss(torch.nn.Module):
    def __init__(self, margin=1.0, batch_size=256, num_classes=10):
        super(BatchBalancedContrastiveLoss, self).__init__()
        self.margin = margin
        self.batch_size = batch_size
        self.num_classes = num_classes
    
    def forward(self, features, labels):
        # Compute pairwise cosine similarity
        similarity_matrix = F.cosine_similarity(features.unsqueeze(1), features.unsqueeze(0), dim=2)
        
        # Create mask for positive pairs (same class)
        mask_pos = torch.zeros_like(similarity_matrix)
        for i in range(self.batch_size):
            mask_pos[i*self.num_classes:(i+1)*self.num_classes, i*self.num_classes:(i+1)*self.num_classes] = 1
        mask_pos = mask_pos.to(features.device)
        
        # Create mask for negative pairs (different class)
        mask_neg = 1 - mask_pos
        
        # Compute losses for positive and negative pairs
        loss_pos = torch.sum(mask_pos * (1 - similarity_matrix)**2)
        loss_neg = torch.sum(mask_neg * torch.relu(similarity_matrix - self.margin)**2)
        
        # Compute the final loss by balancing the positive and negative losses
        num_pos = torch.sum(mask_pos).item()
        num_neg = torch.sum(mask_neg).item()
        beta = num_neg / (num_pos + num_neg)
        loss = beta * loss_pos + (1 - beta) * loss_neg
        
        return loss

在这个例子中，我们创建了一个`BatchBalancedContrastiveLoss`类，它继承自`torch.nn.Module`。`margin`参数是对比损失函数中的间隔参数，`batch_size`参数是每个batch中的样本数量，`num_classes`参数是每个类别的样本数。

在`forward`方法中，我们首先使用`F.cosine_similarity`函数计算特征向量之间的余弦相似度矩阵。我们然后创建了一个`mask_pos`变量，它是一个大小为(batch_size*num_classes, batch_size*num_classes)的零矩阵，其中对角线上的元素为1，代表同类别样本之间的相似度。我们还创建了一个`mask_neg`变量，它是`mask_pos`的补集，代表不同类别样本之间的相似度。

接下来，我们计算正样本对和负样本对的损失。对于正样本对，我们使用(1-相似度)^2计算损失。对于负样本对，我们使用max(0, 相似度-间隔)^2计算损失。

最后，我们计算平衡的对比损失，通过计算正样本对和负样本对的损失之间的权衡。我们使用beta=num_neg/(num_pos+num_neg)来计算负样本在损失函数中所占的比例，其中num_pos和num_neg分别是正样本对和负样本对的数量。

这个代码示例可以用于训练具有类别标签的对比学习模型，例如具有训练集中的类别标签的图像数据集。