【动手学习深度学习】逐行代码解析合集

18网络中的网络（NiN）

视频链接：动手学习深度学习–网络中的网络（NiN）
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教材：https://zh-v2.d2l.ai/

1、NiN网络

NiN架构

无全连接层
交替使用NiN块和步幅为2的最大池化层（逐步减小高宽和增大通道数）
最后使用全局平均池化层得到输出（其输入通道数是类别数）

总结：

NiN块使用卷积层加两个1×1卷积层，后者对每个像素增加了非线性性
NiN使用全局平均池化层来替代VGG和AlexNet中的全连接层
不容易过拟合，更少的参数个数

import torch
from torch import nn
from d2l import torch as d2l
import os
os.environ["KMP_DUPLICATE_LIB_OK"]="TRUE"

"====================1、NiN块结构===================="
def nin_block(in_channels, out_channels, kernel_size, strides, padding):
    return nn.Sequential(
        nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size, strides, padding),
        nn.ReLU(),
        # 两个1×1卷积层代替全连接层，不会改变通道数
        nn.Conv2d(out_channels, out_channels, kernel_size=1), nn.ReLU(),
        nn.Conv2d(out_channels, out_channels, kernel_size=1), nn.ReLU())

2、NiN模型

"====================2、NiN模型===================="
net = nn.Sequential(
    # 输入通道数96，卷积核11×11，步长为4，边缘填充为0
    nin_block(1, 96, kernel_size=11, strides=4, padding=0),
    # 最大池化层卷积核3×3，步长为2
    nn.MaxPool2d(3, stride=2),
    nin_block(96, 256, kernel_size=5, strides=1, padding=2),
    nn.MaxPool2d(3, stride=2),
    nin_block(256, 384, kernel_size=3, strides=1, padding=1),
    nn.MaxPool2d(3, stride=2),
    nn.Dropout(0.5),
    # 标签类别数是10，所以输出通道数为10
    nin_block(384, 10, kernel_size=3, strides=1, padding=1),
    # 全局平均池化层
    nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)),
    # 将四维的输出转成二维的输出，其形状为(批量大小,10)
    nn.Flatten())
    
# 查看每个块的输出形状
X = torch.rand(size=(1, 1, 224, 224))
for layer in net:
    X = layer(X)
    print(layer.__class__.__name__,'output shape:\t', X.shape)

'''
输出：
Sequential output shape:	 torch.Size([1, 96, 54, 54])
MaxPool2d output shape:	 torch.Size([1, 96, 26, 26])
Sequential output shape:	 torch.Size([1, 256, 26, 26])
MaxPool2d output shape:	 torch.Size([1, 256, 12, 12])
Sequential output shape:	 torch.Size([1, 384, 12, 12])
MaxPool2d output shape:	 torch.Size([1, 384, 5, 5])
Dropout output shape:	 torch.Size([1, 384, 5, 5])
Sequential output shape:	 torch.Size([1, 10, 5, 5])
AdaptiveAvgPool2d output shape:	 torch.Size([1, 10, 1, 1])
Flatten output shape:	 torch.Size([1, 10])
'''

3、训练模型

"====================3、训练模型===================="
# 使用Fashion-MNIST来训练模型。训练NiN与训练AlexNet、VGG时相似。
lr, num_epochs, batch_size = 0.1, 10, 128
train_iter, test_iter = d2l.load_data_fashion_mnist(batch_size, resize=224)
d2l.train_ch6(net, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())