記錄下schedule設置學習率變化過程的使用和方法

優(yōu)化器optimizer

pytorch提供數(shù)種優(yōu)化器的實現(xiàn)，優(yōu)化器根據(jù)計算圖的結(jié)構，進行梯度計算，根據(jù)loss信息實現(xiàn)自動的BP過程。

常用的就是 Adam ，將網(wǎng)絡參數(shù)傳入，設置初始的 learning-rate 學習率即可:

optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=args.learn_rate)

在訓練中：

optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()

即可實現(xiàn)BP環(huán)節(jié)。

scheduler

lr_scheduler 提供了隨著訓練的迭代次數(shù)對optimizer的學習率進行修改的類和方法，通過在循環(huán)過程中調(diào)用：

scheduler.step()

每次調(diào)用step方法，類中內(nèi)置的計數(shù)器就會+1，即 epoch 輪次數(shù)增加。

根據(jù)不同的當前 epoch ，scheduler類會對optimizer中的learning-rate進行修改。

利用 optimizer.param_groups[0]['lr'] 可查看當前的學習率大小。

這邊整理三個常用的類：LambdaLR，StepLR和MultiStepLR。

個人覺得這三種就能應對大部分的調(diào)整需求了。

LambdaLR

完整的類包為 torch.optim.lr_scheduler.LambdaLR 。

該類實現(xiàn)的學習率變化策略為當前學習率乘以值 λ ， λ 的大小由一個自定函數(shù)確定，該函數(shù)輸入為epoch，即類中的循環(huán)次數(shù)計數(shù)（也就是調(diào)用 scheduler.step() 的次數(shù)）。

learing-rate = λ * learing-rate

LambdaLR(optimizer, lr_lambda, last_epoch=-1)

其中 lr_lambda 為λ的計算函數(shù)。

給個使用例子：

# 簡單寫個Moudle生成parameter
class MyModel(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.liner = nn.Linear(10, 10)
model = MyModel()
# 生成optimizer
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01)

計算函數(shù)：

def lb_func(epoch):
    return 1 / (epoch + 1)

在循環(huán)中使用：

lambda_scheduler = torch.optim.lr_scheduler.LambdaLR(optimizer, lr_lambda=lb_func)
for epoch in range(10):
    optimizer.zero_grad()
    optimizer.step()
    print("當前l(fā)r為{}".format(optimizer.param_groups[0]['lr']))
    lambda_scheduler.step()

輸出：

當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.005
當前l(fā)r為0.003333333333333333
當前l(fā)r為0.0025
當前l(fā)r為0.002
當前l(fā)r為0.0016666666666666666
當前l(fā)r為0.0014285714285714286
當前l(fā)r為0.00125
當前l(fā)r為0.0011111111111111111
當前l(fā)r為0.001

當scheduler調(diào)用step之后，就能修改對應的optimizer的lr參數(shù)，從而改變整體訓練的學習率。

StepLR

完整的類包為 torch.optim.lr_scheduler.StepLR 。

該類的學習策略為設定某個間隔 step_size ，在經(jīng)過間隔次數(shù)的循環(huán)之后，就將學習率乘以γ得到新的學習率。

learning_rate = learning_rate * (γ ^ (epoch//step_size))

StepLR(optimizer, step_size, gamma)

給個使用例子：

step_scheduler = torch.optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=3, gamma=0.1)
for epoch in range(10):
    optimizer.zero_grad()
    optimizer.step()
    print("當前l(fā)r為{}".format(optimizer.param_groups[0]['lr']))
    step_scheduler.step()

輸出：

當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.001
當前l(fā)r為0.001
當前l(fā)r為0.001
當前l(fā)r為0.0001
當前l(fā)r為0.0001
當前l(fā)r為0.0001
當前l(fā)r為1e-05

設定間隔和γ值即可。

MultiStepLR

完整的類包為 torch.optim.lr_scheduler.MultiStepLR 。

這個類更新策略和step差不多，但其不一定為等間隔更新，有里程碑 milestones 參數(shù)，用來傳入更新的輪次list，每次迭代次數(shù)到達 milestones 中的某值，即進行學習率的更新。

MultiStepLR(optimizer, milestones, gamma)

milestones 需要順序排列。

給個使用例子：

multi_scheduler = torch.optim.lr_scheduler.MultiStepLR(optimizer, milestones=[2, 4, 6, 8], gamma=0.1)
for epoch in range(10):
    optimizer.zero_grad()
    optimizer.step()
    print("當前l(fā)r為{}".format(optimizer.param_groups[0]['lr']))
    multi_scheduler.step()

輸出：

當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.01
當前l(fā)r為0.001
當前l(fā)r為0.001
當前l(fā)r為0.0001
當前l(fā)r為0.0001
當前l(fā)r為1e-05
當前l(fā)r為1e-05
當前l(fā)r為1.0000000000000002e-06
當前l(fā)r為1.0000000000000002e-06

last_epoch

scheduler初始化的時候都有個 last_epoch 的參數(shù)，當訓練中止保存后，重開的時候就會調(diào)用 last_epoch 作為當前epoch，以繼續(xù)訓練，默認為-1從頭開始。

參考文檔

lr_scheduler文檔：https://pytorch.org/docs/stable/_modules/torch/optim/lr_scheduler.html

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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