PyTorch基本使用-自动微分模块

学习目的：掌握自动微分模块的使用

训练神经网络时，最常用的算法就是反向传播。在该算法中，参数（模型权重）会根据损失函数关于对应参数的梯度进行调整。为了计算这些梯度，PyTorch 内置了名为 torch.autograd的微分引擎。它支持任意计算图的自动梯度计算：

接下来我们使用这个结构进行自动微分模块的介绍。我们使用 backward 方法、grad 属性来实现梯度的计算和访问。

• 当X为标量时梯度的计算

  import torch
  # 1. 当X为标量时梯度的计算
  def test01():
      x = torch.tensor(5)
      # 目标值
      y = torch.tensor(0.)
      # 设置要更新的权重和偏置的初始值
      w = torch.tensor(1.0,requires_grad=True,dtype=torch.float32)
      b = torch.tensor(3.0,requires_grad=True,dtype=torch.float32)
      #设置网络的输出值
      z = x*w + b #矩阵乘法
      # 设置损失函数，并进行损失计算
      loss = torch.nn.MSELoss()
      loss = loss(z,y)
      # 自动微分
      loss.backward()
      # 打印w，b变量的梯度
      # backward 函数计算的梯度值会存储在张量的grad 变量中
      print('W的梯度：',w.grad)
      print('B的梯度：',b.grad)
  
  test01()
  

  输出结果：

  W的梯度： tensor(80.)
  B的梯度： tensor(16.)
  

• 当X为多维张量时梯度计算

  import torch
  def test02():
      # 输入张量 2*5
      x = torch.ones(2,5)
      # 目标张量 2*3
      y = torch.zeros(2,3)
      # 设置要更新的权重和偏置的初始值
      w = torch.randn(5,3,requires_grad=True)
      b = torch.randn(3,requires_grad=True)
      #设置网络的输出值
      z = torch.matmul(x,w)+ b #矩阵乘法
      # 设置损失函数，并进行损失计算
      loss = torch.nn.MSELoss()
      loss = loss(z,y)
      # 自动微分
      loss.backward()
      # 打印w，b变量的梯度
      # backward 函数计算的梯度值会存储在张量的grad 变量中
      print('W的梯度：',w.grad)
      print('B的梯度：',b.grad)
  
  test02()
  

  输出结果：

  W的梯度： tensor([[-1.7502,  0.8537,  0.6175],
          [-1.7502,  0.8537,  0.6175],
          [-1.7502,  0.8537,  0.6175],
          [-1.7502,  0.8537,  0.6175],
          [-1.7502,  0.8537,  0.6175]])
  B的梯度： tensor([-1.7502,  0.8537,  0.6175])