pytorch学习（五）、损失函数，反向传播和优化器的使用

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

一、损失函数

• 损失函数：就是在中学我们学到的回归问题中 $y真?y测的绝对值$
• 损失函数loss一定是越小越好，也就是预测的数据越接近真实值越好
• 在下面代码里就是 $|y?x|/len(x)$

import torch
from torch.nn import L1Loss
#创建一个数据x
inputs = torch.tensor([1,2,3],dtype=torch.float32)
# 创建一个目标y
targets = torch.tensor([1,2,5],dtype=torch.float32)
# 创建一个损失函数
loss = L1Loss()
# 计算损失
result = loss(inputs,targets)

print(result)
'''
tensor(0.6667)
'''

二、反向传播

• forward：前向传播
• backward：反向传播（代码第四十一行）

反向传播就是为更新输出提供一定的依据。

import torch
from torch import nn
import torchvision
from torch.utils.data import DataLoader
# 下载数据集
dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./dataset/CIFAR10',transform=torchvision.transforms.ToTensor(),download=True)
# 加载数据集
dataloader = DataLoader(dataset,batch_size=1)
# 构建网络
class Model(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Model, self).__init__()
        self.model1 = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(3, 32, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Conv2d(32, 32, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Conv2d(32, 64, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Flatten(),
            nn.Linear(1024, 64),
            nn.Linear(64, 10)
        )
    def forward(self,x):
        x = self.model1(x)
        return x
# 实例化网络
model = Model()
# 创建损失函数
loss = nn.CrossEntropyLoss()
# 读取数据
for data in dataloader:
    imgs,targets = data
    # 使用网络
    output = model(imgs)
    # 计算损失
    result_loss = loss(output,targets)
    # print(result_loss)
    # 进行反向传播（也就是梯度从未到有）
    result_loss.backward()

三、优化器

• 也可以说是梯度下降的，将得到的反向传播的数据进行更新优化，使损失函数逐渐减小来提高模型准确率。
• 例如：optim = torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.01) 随机梯度下降
• 每种优化器前面两个参数几乎都一样，第一个参数放自己模型的训练参数，第二个参数是学习率，学习率不能太大会造成模型的不稳定，也不能太小会降低模型的运行速度。

import torch
from torch import nn
import torchvision
from torch.utils.data import DataLoader

dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./dataset/CIFAR10',train=False,transform=torchvision.transforms.ToTensor(),download=True)
dataloader = DataLoader(dataset,batch_size=64)

class Model(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Model, self).__init__()
        self.model1 = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(3, 32, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Conv2d(32, 32, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Conv2d(32, 64, 5, padding=2),
            nn.MaxPool2d(2),
            nn.Flatten(),
            nn.Linear(1024, 64),
            nn.Linear(64, 10)
        )
    def forward(self,x):
        x = self.model1(x)
        return x

model = Model()
# 创建优化器
optim = torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.01)
# 创建损失函数
loss = nn.CrossEntropyLoss()
# 迭代次数
for epoch in range(20):
	# 总损失
    running_loss = 0.0
    for data in dataloader:
        imgs,targets = data
        output = model(imgs)
        result_loss = loss(output,targets)
        optim.zero_grad()
        # 进行反向传播
        result_loss.backward()
        # 进行优化梯度随机下降
        optim.step()
        running_loss = running_loss + result_loss
    print(running_loss)
'''
tensor(360.6862, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(357.4413, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(344.1332, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(323.9127, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(315.2773, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(307.1144, grad_fn=<AddBackward0>)
tensor(297.0642, grad_fn=<AddBackward0>)
'''