b站小土堆pytorch学习记录—— P23-P24 损失函数、反向传播和优化器

news2025/2/28 3:12:33

文章目录

一、损失函数
- 1.简要介绍
- 2.代码
二、优化器
- 1.简要介绍
- 2.代码

一、损失函数

1.简要介绍

可参考博客：

常见的损失函数总结

损失函数的全面介绍

pytorch学习之十九种损失函数

损失函数（Loss Function）是用来衡量模型预测输出与实际标签之间的差异或误差程度的函数。在深度学习中，损失函数通常被设计为一个标量值，表示模型的预测值与真实标签之间的差异。

损失函数的选择对于训练深度学习模型非常重要，因为它直接影响着模型的训练效果和性能。在训练过程中，通过最小化损失函数来调整模型参数，使模型的预测结果逐渐接近真实标签，从而提高模型的准确性。

常见的损失函数：

均方误差（Mean Squared Error，MSE）：用于回归任务，计算预测值与真实值之间的平方差的均值。

交叉熵损失函数（Cross Entropy Loss）：用于分类任务，衡量模型输出的概率分布与真实标签的差异。

对数损失函数（Log Loss）：也常用于二分类或多分类问题，衡量模型输出类别的概率与真实标签之间的关系。

Hinge损失函数：通常用于支持向量机（SVM）中，用于处理二分类问题。

Kullback-Leibler 散度（KL 散度）：用于衡量两个概率分布之间的相似度。

2.代码

import torch
from torch import nn

# 定义输入张量和目标张量
inputs = torch.tensor([1, 2, 3], dtype=torch.float32)
targets = torch.tensor([1, 2, 5], dtype=torch.float32)

# 对输入和目标张量进行reshape操作以匹配损失函数的输入要求
inputs = torch.reshape(inputs, (1, 1, 1, 3))
targets = torch.reshape(targets, (1, 1, 1, 3))

# 实例化 L1 损失函数
loss = nn.L1Loss()
# 计算 L1 损失值
result = loss(inputs, targets)
print(result)

# 实例化均方误差（MSE）损失函数
loss_mse = nn.MSELoss()
# 计算均方误差损失值
result2 = loss_mse(inputs, targets)
print(result2)

代码运行结果：

在这里插入图片描述

二、优化器

1.简要介绍

优化器是深度学习中用于更新模型参数以最小化损失函数的算法。在神经网络训练过程中，通过计算损失函数对模型参数的梯度，优化器根据这些梯度来更新模型参数，使得损失函数逐渐减小，从而使模型更好地拟合训练数据。

2.代码

import torch.utils.data
import torchvision.datasets
from torch import nn
import torchvision
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linear, Sequential
from torch.utils.data import DataLoader

# 加载 CIFAR-10 数据集
datasets = torchvision.datasets.CIFAR10("./dataset1", train=False, transform=torchvision.transforms.ToTensor(), download=True)

# 创建数据加载器
dataloader = DataLoader(datasets, batch_size=1)

# 定义神经网络模型 Guodong
class Guodong(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Guodong, self).__init__()
        self.module1 = Sequential(
            Conv2d(3, 32, 5, padding=2),  # 输入通道数为3，输出通道数为32，卷积核大小为5，填充为2
            MaxPool2d(2),  # 最大池化层，核大小为2
            Conv2d(32, 32, 5, padding=2),  # 输入通道数为32，输出通道数为32，卷积核大小为5，填充为2
            MaxPool2d(2),  # 最大池化层，核大小为2
            Conv2d(32, 64, 5, padding=2),  # 输入通道数为32，输出通道数为64，卷积核大小为5，填充为2
            MaxPool2d(2),  # 最大池化层，核大小为2
            Flatten(),  # 将多维输入展平为一维
            Linear(1024, 64),  # 全连接层，输入维度为1024，输出维度为64
            Linear(64, 10)  # 全连接层，输入维度为64，输出维度为10
        )

    def forward(self, input):
        output = self.module1(input)
        return output

# 实例化 Guodong 模型
guodong = Guodong()

# 定义交叉熵损失函数
loss = nn.CrossEntropyLoss()
optim = torch.optim.SGD(guodong.parameters(), lr=0.01)
for epoch in range(20):
    loss_sum = 0.0
    # 遍历数据加载器中的数据
    for data in dataloader:
        imgs, target = data
        # 将图片输入模型得到预测输出
        outputs = guodong(imgs)
        # 计算交叉熵损失值
        result_loss = loss(outputs, target)
        optim.zero_grad()
        # 反向传播计算梯度
        result_loss.backward()
        optim.step()
        loss_sum += result_loss
    print(loss_sum)