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torch.optim#

创建于: 2025年6月13日 | 最后更新于: 2025年6月13日

torch.optim 是一个实现了各种优化算法的包。

目前已支持大多数常用的方法,且接口足够通用,以便将来轻松集成更复杂的方法。

如何使用优化器#

要使用 torch.optim,您必须构造一个优化器对象,该对象将保存当前状态并根据计算出的梯度更新参数。

构造优化器#

要构造一个 Optimizer,您必须为其提供一个可迭代对象,该对象包含要优化的参数(都应该是 Parameter 类型)或命名参数((str, Parameter) 元组)。然后,您可以指定优化器特定的选项,例如学习率、权重衰减等。

示例

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
optimizer = optim.Adam([var1, var2], lr=0.0001)

命名参数示例

optimizer = optim.SGD(model.named_parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
optimizer = optim.Adam([('layer0', var1), ('layer1', var2)], lr=0.0001)

逐参数选项#

Optimizer 也支持指定逐参数选项。为此,您不是传递 Variable 的可迭代对象,而是传递 dict 的可迭代对象。每个字典将定义一个独立的参数组,并且应包含一个 params 键,其中包含属于该组的参数列表。其他键应与优化器接受的关键字参数匹配,并将用作该组的优化选项。

例如,当您想要指定逐层学习率时,这非常有用

optim.SGD([
    {'params': model.base.parameters(), 'lr': 1e-2},
    {'params': model.classifier.parameters()}
], lr=1e-3, momentum=0.9)

optim.SGD([
    {'params': model.base.named_parameters(), 'lr': 1e-2},
    {'params': model.classifier.named_parameters()}
], lr=1e-3, momentum=0.9)

这意味着 model.base 的参数将使用 1e-2 的学习率,而 model.classifier 的参数将保持默认学习率 1e-3。最后,所有参数都将使用 0.9 的动量。

注意

您仍然可以传递关键字参数作为选项。它们将用作默认值,用于未覆盖它们的组。当您只想更改一个选项,同时保持所有其他选项在参数组之间一致时,这非常有用。

另请考虑以下与参数的不同惩罚相关的示例。请记住,parameters() 返回一个可迭代对象,其中包含所有可学习参数,包括可能倾向于不同惩罚的偏置和其他参数。为了解决这个问题,可以为每个参数组指定单独的惩罚权重

bias_params = [p for name, p in self.named_parameters() if 'bias' in name]
others = [p for name, p in self.named_parameters() if 'bias' not in name]

optim.SGD([
    {'params': others},
    {'params': bias_params, 'weight_decay': 0}
], weight_decay=1e-2, lr=1e-2)

通过这种方式,偏置项与非偏置项分离,并且 specifically 为偏置项设置了 weight_decay0,以避免对该组进行任何惩罚。

执行优化步骤#

所有优化器都实现了一个 step() 方法,该方法用于更新参数。它可以通过两种方式使用

optimizer.step()#

这是大多数优化器支持的简化版本。该函数可以在使用例如 backward() 计算梯度后调用。

示例

for input, target in dataset:
    optimizer.zero_grad()
    output = model(input)
    loss = loss_fn(output, target)
    loss.backward()
    optimizer.step()

optimizer.step(closure)#

一些优化算法(例如共轭梯度和 LBFGS)需要多次重新评估函数,因此您必须传入一个闭包,以便它们可以重新计算您的模型。该闭包应该清除梯度,计算损失,并返回损失。

示例

for input, target in dataset:
    def closure():
        optimizer.zero_grad()
        output = model(input)
        loss = loss_fn(output, target)
        loss.backward()
        return loss
    optimizer.step(closure)

基类#

class torch.optim.Optimizer(params, defaults)[source]#

所有优化器的基类。

警告

参数需要指定为具有确定性排序的集合,该排序在不同运行之间保持一致。不满足这些属性的对象示例是集合和字典值的迭代器。

参数
  • params (iterable) – 一个包含 torch.Tensordict 的可迭代对象。指定应优化哪些张量。

  • defaults (dict[str, Any]) – (dict):一个包含优化选项默认值的字典(当参数组未指定时使用)。

Optimizer.add_param_group

Optimizerparam_groups 中添加一个参数组。

Optimizer.load_state_dict

加载优化器状态。

Optimizer.register_load_state_dict_pre_hook

注册一个 load_state_dict 预钩子,它将在调用 load_state_dict() 之前被调用。它应具有以下签名::。

Optimizer.register_load_state_dict_post_hook

注册一个 load_state_dict 后钩子,它将在调用 load_state_dict() 之后被调用。它应具有以下签名::。

Optimizer.state_dict

将优化器的状态作为 dict 返回。

Optimizer.register_state_dict_pre_hook

注册一个 state dict 预钩子,它将在调用 state_dict() 之前被调用。

Optimizer.register_state_dict_post_hook

注册一个 state dict 后钩子,它将在调用 state_dict() 之后被调用。

Optimizer.step

执行一次优化步骤来更新参数。

Optimizer.register_step_pre_hook

注册一个优化器步骤预钩子,它将在优化器步骤之前被调用。

Optimizer.register_step_post_hook

注册一个优化器步骤后钩子,它将在优化器步骤之后被调用。

Optimizer.zero_grad

重置所有已优化 torch.Tensor 的梯度。

算法#

Adadelta

实现 Adadelta 算法。

Adafactor

实现 Adafactor 算法。

Adagrad

实现 Adagrad 算法。

Adam

实现 Adam 算法。

AdamW

实现 AdamW 算法,其中权重衰减不会累积在动量或方差中。

SparseAdam

SparseAdam 实现了一种适用于稀疏梯度的 Adam 算法的掩码版本。

Adamax

实现 Adamax 算法(基于无穷范数的 Adam 变体)。

ASGD

实现平均随机梯度下降。

LBFGS

实现 L-BFGS 算法。

NAdam

实现 NAdam 算法。

RAdam

实现 RAdam 算法。

RMSprop

实现 RMSprop 算法。

Rprop

实现弹性反向传播算法。

SGD

实现随机梯度下降(可选带有动量)。

我们的许多算法都有针对性能、可读性或通用性优化的各种实现,因此如果用户没有指定特定实现,我们通常会默认选择当前设备上最快的实现。

我们有三种主要的实现类别:for-loop、foreach(多张量)和 fused。最直接的实现是对参数进行 for 循环,其中包含大量的计算。For 循环通常比我们的 foreach 实现慢,后者将参数组合成一个多张量并一次性运行大量的计算,从而节省了许多顺序内核调用。我们的一些优化器甚至有更快的 fused 实现,它们将大量的计算融合到一个内核中。我们可以将 foreach 实现视为水平融合,而 fused 实现则在此基础上进行垂直融合。

一般来说,这三种实现的性能顺序是 fused > foreach > for-loop。因此,在适用时,我们默认使用 foreach 而非 for-loop。适用意味着 foreach 实现可用,用户未指定任何特定于实现的 kwargs(例如,fused、foreach、differentiable),并且所有张量都是原生的。请注意,虽然 fused 应该比 foreach 更快,但这些实现较新,我们希望在全面启用它们之前给予它们更多的时间进行“烘焙”。我们总结了下表中每种实现的稳定性状态,欢迎您尝试!

下表显示了每种算法的可用和默认实现

算法

默认

有 foreach 吗?

有 fused 吗?

Adadelta

foreach

Adafactor

for-loop

Adagrad

foreach

是(仅限 CPU)

Adam

foreach

AdamW

foreach

SparseAdam

for-loop

Adamax

foreach

ASGD

foreach

LBFGS

for-loop

NAdam

foreach

RAdam

foreach

RMSprop

foreach

Rprop

foreach

SGD

foreach

下表显示了 fused 实现的稳定性状态

算法

CPU

CUDA

MPS

Adadelta

不支持

不支持

不支持

Adafactor

不支持

不支持

不支持

Adagrad

测试版

不支持

不支持

Adam

测试版

稳定

测试版

AdamW

测试版

稳定

测试版

SparseAdam

不支持

不支持

不支持

Adamax

不支持

不支持

不支持

ASGD

不支持

不支持

不支持

LBFGS

不支持

不支持

不支持

NAdam

不支持

不支持

不支持

RAdam

不支持

不支持

不支持

RMSprop

不支持

不支持

不支持

Rprop

不支持

不支持

不支持

SGD

测试版

测试版

测试版

如何调整学习率#

torch.optim.lr_scheduler.LRScheduler 提供了几种根据 epoch 数量调整学习率的方法。torch.optim.lr_scheduler.ReduceLROnPlateau 允许根据某些验证测量动态降低学习率。

学习率调度应在优化器更新之后应用;例如,您应该这样编写代码

示例

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
scheduler = ExponentialLR(optimizer, gamma=0.9)

for epoch in range(20):
    for input, target in dataset:
        optimizer.zero_grad()
        output = model(input)
        loss = loss_fn(output, target)
        loss.backward()
        optimizer.step()
    scheduler.step()

大多数学习率调度器可以背靠背调用(也称为链式调度器)。结果是每个调度器依次应用于前一个调度器获得的学习率。

示例

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
scheduler1 = ExponentialLR(optimizer, gamma=0.9)
scheduler2 = MultiStepLR(optimizer, milestones=[30,80], gamma=0.1)

for epoch in range(20):
    for input, target in dataset:
        optimizer.zero_grad()
        output = model(input)
        loss = loss_fn(output, target)
        loss.backward()
        optimizer.step()
    scheduler1.step()
    scheduler2.step()

在文档的许多地方,我们将使用以下模板来指代调度器算法。

>>> scheduler = ...
>>> for epoch in range(100):
>>>     train(...)
>>>     validate(...)
>>>     scheduler.step()

警告

在 PyTorch 1.1.0 之前,学习率调度器应该在优化器更新之前调用;1.1.0 以一种不兼容的方式改变了这种行为。如果您在优化器更新(调用 optimizer.step())之前使用学习率调度器(调用 scheduler.step()),这将跳过学习率调度的第一个值。如果您在升级到 PyTorch 1.1.0 后无法重现结果,请检查您是否在错误的时间调用了 scheduler.step()

lr_scheduler.LRScheduler

在优化过程中调整学习率。

lr_scheduler.LambdaLR

设置初始学习率。

lr_scheduler.MultiplicativeLR

将每个参数组的学习率乘以指定函数中给出的因子。

lr_scheduler.StepLR

每 step_size 个 epoch 将每个参数组的学习率衰减 gamma。

lr_scheduler.MultiStepLR

一旦 epoch 数达到其中一个里程碑,就将每个参数组的学习率衰减 gamma。

lr_scheduler.ConstantLR

将每个参数组的学习率乘以一个小的常数因子。

lr_scheduler.LinearLR

通过线性改变小的乘法因子来衰减每个参数组的学习率。

lr_scheduler.ExponentialLR

每 epoch 将每个参数组的学习率衰减 gamma。

lr_scheduler.PolynomialLR

使用给定 total_iters 中的多项式函数来衰减每个参数组的学习率。

lr_scheduler.CosineAnnealingLR

使用余弦退火调度设置每个参数组的学习率。

lr_scheduler.ChainedScheduler

链式连接一系列学习率调度器。

lr_scheduler.SequentialLR

包含一系列调度器,这些调度器预计在优化过程中按顺序调用。

lr_scheduler.ReduceLROnPlateau

当指标停止改进时降低学习率。

lr_scheduler.CyclicLR

根据循环学习率策略 (CLR) 设置每个参数组的学习率。

lr_scheduler.OneCycleLR

根据 1 周期学习率策略设置每个参数组的学习率。

lr_scheduler.CosineAnnealingWarmRestarts

使用余弦退火调度设置每个参数组的学习率。

如何利用命名参数加载优化器状态字典#

函数 load_state_dict() 会存储加载状态字典中可选的 param_names 内容(如果存在)。但是,加载优化器状态的过程不受影响,因为参数的顺序对于保持兼容性很重要(在不同顺序的情况下)。要利用从加载状态字典中加载的参数名称,需要根据所需的行为实现一个自定义的 register_load_state_dict_pre_hook

例如,当模型架构发生变化,但权重和优化器状态需要保持不变时,这会很有用。以下示例演示了如何实现此自定义。

示例

class OneLayerModel(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.fc = nn.Linear(3, 4)

    def forward(self, x):
        return self.fc(x)

model = OneLayerModel()
optimizer = optim.SGD(model.named_parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
# training..
torch.save(optimizer.state_dict(), PATH)

假设 model 实现了专家模型 (MoE),我们想要复制它并恢复两个专家的训练,它们都以与 fc 层相同的方式初始化。对于以下 model2,我们创建了两个与 fc 相同的层,并通过将 model 的模型权重和优化器状态加载到 model2fc1fc2 中来恢复训练(并相应地调整它们)

class TwoLayerModel(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.fc1 = nn.Linear(3, 4)
        self.fc2 = nn.Linear(3, 4)

    def forward(self, x):
        return (self.fc1(x) + self.fc2(x)) / 2

model2 = TwoLayerModel()
# adapt and load model weights..
optimizer2 = optim.SGD(model2.named_parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)

要加载 optimizer2 的状态字典,并使用先前优化器的状态字典,以便 fc1fc2 都将用 fc 优化器状态的副本进行初始化(以便从 fc 中恢复每个层的训练),我们可以使用以下钩子

def adapt_state_dict_ids(optimizer, state_dict):
    adapted_state_dict = deepcopy(optimizer.state_dict())
    # Copy setup parameters (lr, weight_decay, etc.), in case they differ in the loaded state dict.
    for k, v in state_dict['param_groups'][0].items():
        if k not in ['params', 'param_names']:
            adapted_state_dict['param_groups'][0][k] = v

    lookup_dict = {
        'fc1.weight': 'fc.weight',
        'fc1.bias': 'fc.bias',
        'fc2.weight': 'fc.weight',
        'fc2.bias': 'fc.bias'
    }
    clone_deepcopy = lambda d: {k: (v.clone() if isinstance(v, torch.Tensor) else deepcopy(v)) for k, v in d.items()}
    for param_id, param_name in zip(
            optimizer.state_dict()['param_groups'][0]['params'],
            optimizer.state_dict()['param_groups'][0]['param_names']):
        name_in_loaded = lookup_dict[param_name]
        index_in_loaded_list = state_dict['param_groups'][0]['param_names'].index(name_in_loaded)
        id_in_loaded = state_dict['param_groups'][0]['params'][index_in_loaded_list]
        # Copy the state of the corresponding parameter
        if id_in_loaded in state_dict['state']:
            adapted_state_dict['state'][param_id] = clone_deepcopy(state_dict['state'][id_in_loaded])

    return adapted_state_dict

optimizer2.register_load_state_dict_pre_hook(adapt_state_dict_ids)
optimizer2.load_state_dict(torch.load(PATH)) # The previous optimizer saved state_dict

这确保了在模型加载期间将使用为 model2 层提供正确状态的适配后的 state_dict。请注意,此代码是专门为此示例设计的(例如,假设只有一个参数组),其他情况可能需要不同的适配。

以下示例展示了当模型结构发生变化时如何处理加载的 state dict 中缺失的参数。Model_bypass 添加了一个新的 bypass 层,该层在原始 Model1 中不存在。为了恢复训练,使用自定义的 adapt_state_dict_missing_param 钩子来适配优化器的 state_dict,确保现有参数正确映射,而缺失的参数(如旁路层)保持不变(如本例中初始化)。这种方法可以在模型更改的情况下平滑加载和恢复优化器状态。新的旁路层将从头开始训练

class Model1(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.fc = nn.Linear(5, 5)

    def forward(self, x):
        return self.fc(x) + x


model = Model1()
optimizer = optim.SGD(model.named_parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
# training..
torch.save(optimizer.state_dict(), PATH)

class Model_bypass(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.fc = nn.Linear(5, 5)
        self.bypass = nn.Linear(5, 5, bias=False)
        torch.nn.init.eye_(self.bypass.weight)

    def forward(self, x):
        return self.fc(x) + self.bypass(x)

model2 = Model_bypass()
optimizer2 = optim.SGD(model2.named_parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)

def adapt_state_dict_missing_param(optimizer, state_dict):
    adapted_state_dict = deepcopy(optimizer.state_dict())
    # Copy setup parameters (lr, weight_decay, etc.), in case they differ in the loaded state dict.
    for k, v in state_dict['param_groups'][0].items():
        if k not in ['params', 'param_names']:
            adapted_state_dict['param_groups'][0][k] = v

    lookup_dict = {
        'fc.weight': 'fc.weight',
        'fc.bias': 'fc.bias',
        'bypass.weight': None,
    }

    clone_deepcopy = lambda d: {k: (v.clone() if isinstance(v, torch.Tensor) else deepcopy(v)) for k, v in d.items()}
    for param_id, param_name in zip(
            optimizer.state_dict()['param_groups'][0]['params'],
            optimizer.state_dict()['param_groups'][0]['param_names']):
        name_in_loaded = lookup_dict[param_name]
        if name_in_loaded in state_dict['param_groups'][0]['param_names']:
            index_in_loaded_list = state_dict['param_groups'][0]['param_names'].index(name_in_loaded)
            id_in_loaded = state_dict['param_groups'][0]['params'][index_in_loaded_list]
            # Copy the state of the corresponding parameter
            if id_in_loaded in state_dict['state']:
                adapted_state_dict['state'][param_id] = clone_deepcopy(state_dict['state'][id_in_loaded])

    return adapted_state_dict

optimizer2.register_load_state_dict_pre_hook(adapt_state_dict_ids)
optimizer2.load_state_dict(torch.load(PATH)) # The previous optimizer saved state_dict

作为第三个例子,除了按照参数顺序加载状态(默认方法)外,此钩子还可以用于根据参数名称加载

def names_matching(optimizer, state_dict):
    assert len(state_dict['param_groups']) == len(optimizer.state_dict()['param_groups'])
    adapted_state_dict = deepcopy(optimizer.state_dict())
    for g_ind in range(len(state_dict['param_groups'])):
        assert len(state_dict['param_groups'][g_ind]['params']) == len(
            optimizer.state_dict()['param_groups'][g_ind]['params'])

        for k, v in state_dict['param_groups'][g_ind].items():
            if k not in ['params', 'param_names']:
                adapted_state_dict['param_groups'][g_ind][k] = v

        for param_id, param_name in zip(
                optimizer.state_dict()['param_groups'][g_ind]['params'],
                optimizer.state_dict()['param_groups'][g_ind]['param_names']):
            index_in_loaded_list = state_dict['param_groups'][g_ind]['param_names'].index(param_name)
            id_in_loaded = state_dict['param_groups'][g_ind]['params'][index_in_loaded_list]
            # Copy the state of the corresponding parameter
            if id_in_loaded in state_dict['state']:
                adapted_state_dict['state'][param_id] = deepcopy(state_dict['state'][id_in_loaded])

    return adapted_state_dict

权重平均 (SWA 和 EMA)#

torch.optim.swa_utils.AveragedModel 实现了随机权重平均 (SWA) 和指数移动平均 (EMA),torch.optim.swa_utils.SWALR 实现了 SWA 学习率调度器,而 torch.optim.swa_utils.update_bn() 是一个实用函数,用于在训练结束时更新 SWA/EMA 批归一化统计信息。

SWA 在 Averaging Weights Leads to Wider Optima and Better Generalization 中被提出。

EMA 是一种广为人知的技术,通过减少所需的权重更新次数来缩短训练时间。它是 Polyak 平均 的变体,但使用指数权重而非迭代间等权重。

构建平均模型#

AveragedModel 类用于计算 SWA 或 EMA 模型的权重。

您可以通过运行以下命令创建一个 SWA 平均模型

>>> averaged_model = AveragedModel(model)

EMA 模型通过指定 multi_avg_fn 参数来构建,如下所示

>>> decay = 0.999
>>> averaged_model = AveragedModel(model, multi_avg_fn=get_ema_multi_avg_fn(decay))

衰减是一个介于 0 和 1 之间的参数,它控制平均参数的衰减速度。如果未提供给 torch.optim.swa_utils.get_ema_multi_avg_fn(),则默认为 0.999。衰减值应接近 1.0,因为较小的值可能导致优化收敛问题。

torch.optim.swa_utils.get_ema_multi_avg_fn() 返回一个对权重应用以下 EMA 方程的函数

Wt+1EMA=αWtEMA+(1α)WtmodelW^\textrm{EMA}_{t+1} = \alpha W^\textrm{EMA}_{t} + (1 - \alpha) W^\textrm{model}_t

其中 alpha 是 EMA 衰减。

此处,模型 model 可以是任意 torch.nn.Module 对象。averaged_model 将跟踪 model 参数的运行平均值。要更新这些平均值,您应该在 optimizer.step() 之后使用 update_parameters() 函数

>>> averaged_model.update_parameters(model)

对于 SWA 和 EMA,此调用通常在优化器 step() 之后立即进行。在 SWA 的情况下,这通常在训练开始时跳过一些步骤。

自定义平均策略#

默认情况下,torch.optim.swa_utils.AveragedModel 计算您提供的参数的运行等平均值,但您也可以使用 avg_fnmulti_avg_fn 参数来自定义平均函数

  • avg_fn 允许定义一个对每个参数元组(平均参数、模型参数)进行操作的函数,并应返回新的平均参数。

  • multi_avg_fn 允许定义更高效的操作,同时作用于参数列表元组(平均参数列表、模型参数列表),例如使用 torch._foreach* 函数。此函数必须就地更新平均参数。

在以下示例中,ema_model 使用 avg_fn 参数计算指数移动平均值

>>> ema_avg = lambda averaged_model_parameter, model_parameter, num_averaged:\
>>>         0.9 * averaged_model_parameter + 0.1 * model_parameter
>>> ema_model = torch.optim.swa_utils.AveragedModel(model, avg_fn=ema_avg)

在以下示例中,ema_model 使用更高效的 multi_avg_fn 参数计算指数移动平均值

>>> ema_model = AveragedModel(model, multi_avg_fn=get_ema_multi_avg_fn(0.9))

SWA 学习率调度器#

通常,在 SWA 中,学习率被设置为一个较高的常数值。SWALR 是一个学习率调度器,它将学习率退火到一个固定值,然后保持不变。例如,以下代码创建了一个调度器,它在每个参数组中,以 5 个 epoch 的时间,将学习率从初始值线性退火到 0.05

>>> swa_scheduler = torch.optim.swa_utils.SWALR(optimizer, \
>>>         anneal_strategy="linear", anneal_epochs=5, swa_lr=0.05)

您也可以通过设置 anneal_strategy="cos" 来使用余弦退火而不是线性退火到固定值。

处理批归一化#

update_bn() 是一个实用函数,允许在训练结束时对给定数据加载器 loader 上的 SWA 模型计算批归一化统计信息

>>> torch.optim.swa_utils.update_bn(loader, swa_model)

update_bn()swa_model 应用于数据加载器中的每个元素,并计算模型中每个批归一化层的激活统计信息。

警告

update_bn() 假定数据加载器 loader 中的每个数据批次要么是一个张量,要么是一个张量列表或元组,在后一种情况下,假定 model.forward() 应该在对应于数据批次的列表或元组的第一个元素上调用。如果您的数据加载器具有不同的结构,您可以通过使用 swa_model 对数据集的每个元素进行前向传递来更新 swa_model 的批归一化统计信息。

整合所有:SWA#

在下面的示例中,swa_model 是 SWA 模型,它累积权重的平均值。我们总共训练模型 300 个 epoch,并在 epoch 160 切换到 SWA 学习率调度器并开始收集参数的 SWA 平均值

>>> loader, optimizer, model, loss_fn = ...
>>> swa_model = torch.optim.swa_utils.AveragedModel(model)
>>> scheduler = torch.optim.lr_scheduler.CosineAnnealingLR(optimizer, T_max=300)
>>> swa_start = 160
>>> swa_scheduler = SWALR(optimizer, swa_lr=0.05)
>>>
>>> for epoch in range(300):
>>>       for input, target in loader:
>>>           optimizer.zero_grad()
>>>           loss_fn(model(input), target).backward()
>>>           optimizer.step()
>>>       if epoch > swa_start:
>>>           swa_model.update_parameters(model)
>>>           swa_scheduler.step()
>>>       else:
>>>           scheduler.step()
>>>
>>> # Update bn statistics for the swa_model at the end
>>> torch.optim.swa_utils.update_bn(loader, swa_model)
>>> # Use swa_model to make predictions on test data
>>> preds = swa_model(test_input)

整合所有:EMA#

在以下示例中,ema_model 是 EMA 模型,它以 0.999 的衰减率累积权重的指数衰减平均值。我们总共训练模型 300 个 epoch,并立即开始收集 EMA 平均值。

>>> loader, optimizer, model, loss_fn = ...
>>> ema_model = torch.optim.swa_utils.AveragedModel(model, \
>>>             multi_avg_fn=torch.optim.swa_utils.get_ema_multi_avg_fn(0.999))
>>>
>>> for epoch in range(300):
>>>       for input, target in loader:
>>>           optimizer.zero_grad()
>>>           loss_fn(model(input), target).backward()
>>>           optimizer.step()
>>>           ema_model.update_parameters(model)
>>>
>>> # Update bn statistics for the ema_model at the end
>>> torch.optim.swa_utils.update_bn(loader, ema_model)
>>> # Use ema_model to make predictions on test data
>>> preds = ema_model(test_input)

swa_utils.AveragedModel

实现随机权重平均 (SWA) 和指数移动平均 (EMA) 的平均模型。

swa_utils.SWALR

将每个参数组的学习率退火到一个固定值。

torch.optim.swa_utils.get_ema_multi_avg_fn(decay=0.999)[source]#

获取在多个参数上应用指数移动平均 (EMA) 的函数。

torch.optim.swa_utils.update_bn(loader, model, device=None)[source]#

更新模型中的 BatchNorm running_mean、running_var 缓冲区。

它对 loader 中的数据执行一次传递,以估计模型中 BatchNorm 层的激活统计信息。

参数
  • loader (torch.utils.data.DataLoader) – 用于计算激活统计的数据集加载器。每个数据批次都应该是一个张量,或一个列表/元组,其第一个元素是包含数据的张量。

  • model (torch.nn.Module) – 我们希望更新 BatchNorm 统计信息的模型。

  • device (torch.device, optional) – 如果设置,数据将在传递到 model 之前传输到 device

示例

>>> loader, model = ...
>>> torch.optim.swa_utils.update_bn(loader, model)

注意

update_bn 实用程序假定 loader 中的每个数据批次要么是一个张量,要么是一个张量列表或元组;在后一种情况下,假定 model.forward() 应该在与数据批次对应的列表或元组的第一个元素上调用。