请使用pytorch实现对抗训练实现图像分类的增量学习任务

时间: 2023-08-01 16:09:11 浏览: 106
好的,下面是使用PyTorch实现对抗训练实现图像分类的增量学习任务的步骤: 1. 导入必要的库和数据集 ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision import torchvision.transforms as transforms import numpy as np transform = transforms.Compose( [transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))]) trainset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=64, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=64, shuffle=False, num_workers=2) ``` 2. 定义模型和损失函数 这里我们定义一个简单的卷积神经网络模型和交叉熵损失函数。 ```python class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, 3, 1) self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 3, 1) self.dropout1 = nn.Dropout2d(0.25) self.dropout2 = nn.Dropout2d(0.5) self.fc1 = nn.Linear(9216, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 10) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.conv2(x) x = nn.functional.relu(x) x = nn.functional.max_pool2d(x, 2) x = self.dropout1(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.fc1(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.dropout2(x) x = self.fc2(x) output = nn.functional.log_softmax(x, dim=1) return output criterion = nn.CrossEntropyLoss() ``` 3. 定义对抗训练的方法 对抗训练的方法是在训练过程中加入对抗样本,使得模型更加鲁棒。这里我们使用FGSM(Fast Gradient Sign Method)算法生成对抗样本。 ```python def fgsm_attack(image, epsilon, data_grad): sign_data_grad = data_grad.sign() perturbed_image = image + epsilon * sign_data_grad perturbed_image = torch.clamp(perturbed_image, 0, 1) return perturbed_image def train(model, device, trainloader, optimizer, epoch, epsilon): model.train() for batch_idx, (data, target) in enumerate(trainloader): data, target = data.to(device), target.to(device) data.requires_grad = True optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = criterion(output, target) loss.backward() data_grad = data.grad.data perturbed_data = fgsm_attack(data, epsilon, data_grad) output = model(perturbed_data) loss = criterion(output, target) loss.backward() optimizer.step() print('Train Epoch: {} \tLoss: {:.6f}'.format(epoch, loss.item())) ``` 4. 定义测试的方法 ```python def test(model, device, testloader): model.eval() test_loss = 0 correct = 0 with torch.no_grad(): for data, target in testloader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data) test_loss += criterion(output, target).item() pred = output.argmax(dim=1, keepdim=True) correct += pred.eq(target.view_as(pred)).sum().item() test_loss /= len(testloader.dataset) print('Test set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)'.format( test_loss, correct, len(testloader.dataset), 100. * correct / len(testloader.dataset))) ``` 5. 定义主函数 ```python def main(epsilon): device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") model = Net().to(device) optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9) for epoch in range(1, 11): train(model, device, trainloader, optimizer, epoch, epsilon) test(model, device, testloader) if __name__ == '__main__': main(0.1) ``` 注意:在增量学习任务中,每个epoch需要重新加载数据集,并且只训练新的数据。此外,还需要将之前训练好的模型参数加载到当前模型中,以使得模型保持连续性。
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