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    pytorch动态神经网络(拟合)实现

    作者:子玹 时间:2021-05-06 17:50

    (1)首先要建立数据集

    import torch  #引用torch模块
    import matplotlib.pyplot as plt #引用画图模块
    x=torch.unsqueeze(torch.linspace(-1,1,100),dim=1)#产生(-1,1)的100个点横坐标,dim表示维度,表示在这里增加第二维
    y=x.pow(2)+0.2*torch.rand(x,size())
    #0.2*torch.rand(x,size())是为了产生噪点使数据更加真实
    

    (2)建立神经网络

    import torch
    imoort torch.nn.functional as F #激励函数在这个模块里
    class Net (torch.nn.Module): #Net要继承torch中Module 
    (1)首先有定义(建立)神经网络层
    def __init__(self,n_feature,n_hidden,n_output):
    #__init__表示初始化数据
      super(Net,self).__init__()#Net的对象self转换为类nn.module的对象,然后在用nn.Module的方法使用__init__初始化。
    self.hidden=torch.nn.Linear(n_feature,n_hidden)
    #建立隐藏层线性输出
    self.predict=torch.nn.Linear(n_hidden,n_output)
    #建立输出层线性输出
    

    (2)建立层与层之间的关系

    def forward (self,x):
    # 这同时也是 Module 中的 forward 功能
    x=F.relu(self,hidden(x))
    #使用激励函数把数据激活
    return x #输出数据
    net=Net(n_feature=1,n_hidden=10,n_output=1)
    #一个隐藏层有10节点,输出层有1节点,输出数数据为一个
    

    (3)训练网络

    optimizer=torch.optim.SGD(net.parameter().lr=0.2)#传入 net 的所有参数, lr代表学习率,optimizer是训练工具
    loss_func=torch.nn.MSELoss()#预测值和真实值的误差计算公式 (均方差)
    for t in range(100):
    prediction = net(x) # 喂给 net 训练数据 x, 输出预测值
      loss = loss_func(prediction, y)  # 计算两者的误差
      optimizer.zero_grad() # 清空上一步的残余更新参数值
      loss.backward()    # 误差反向传播, 计算参数更新值
      optimizer.step()    # 将参数更新值施加到 net 的 parameters 上
    

    (四)可视化训练

    import matplotlib.pyplot as plt
    plt.ion() # 画图
    plt.show()
    for t in range(200):
      ...
      loss.backward()
      optimizer.step() 
      # 接着上面来
      if t % 5 == 0:
        # plot and show learning process
        plt.cla()
        plt.scatter(x.data.numpy(), y.data.numpy())
        plt.plot(x.data.numpy(), prediction.data.numpy(), 'r-', lw=5)
        plt.text(0.5, 0, 'Loss=%.4f' % loss.data.numpy(), fontdict={'size': 20, 'color': 'red'})
        plt.pause(0.1)
    

    会得到如下图像:

    整体代码如下:

    import torch
    import matplotlib.pyplot as plt
    x=torch.unsqueeze(torch.linspace(-2,2,100),dim=1)
    y=x.pow(2)+0.2*torch.rand(x.size())
    import torch
    import torch.nn.functional as F
    class Net(torch.nn.Module):
      def __init__(self,n_feature,n_hidden,n_output):
        super(Net,self).__init__()
        self.hidden=torch.nn.Linear(n_feature,n_hidden)
        self.predict=torch.nn.Linear(n_hidden,n_output)
      def forward(self,x):
        x=F.relu(self.hidden(x))
        x=self.predict(x)
        return x
    net=Net(n_feature=1,n_hidden=10,n_output=1)
    optimizer=torch.optim.SGD(net.parameters(),lr=0.3)
    loss_func=torch.nn.MSELoss()
    plt.ion() 
    plt.show()
    for t in range(100):
      prediction=net(x)
      loss=loss_func(prediction,y)
      optimizer.zero_grad() 
      loss.backward()    
      optimizer.step()
      if t % 5 == 0:
     
        plt.cla()
        plt.scatter(x.data.numpy(), y.data.numpy())
        plt.plot(x.data.numpy(), prediction.data.numpy(), 'r-', lw=5)
        plt.text(0.5, 0, 'Loss=%.4f' % loss.data.numpy(), fontdict={'size': 20, 'color': 'red'})
        plt.pause(0.1)
    

    【参考文献】https://mofanpy.com/tutorials/machine-learning/torch/regression/

    js
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