Pytorch中的torch.nn.Linear()方法用法解讀
Pytorch torch.nn.Linear()方法
torch.nn.Linear()作為深度學(xué)習(xí)中最簡單的線性變換方法,其主要作用是對輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用線性轉(zhuǎn)換
看一下官方的解釋及介紹
class Linear(Module): r"""Applies a linear transformation to the incoming data: :math:`y = xA^T + b` This module supports :ref:`TensorFloat32<tf32_on_ampere>`. Args: in_features: size of each input sample out_features: size of each output sample bias: If set to ``False``, the layer will not learn an additive bias. Default: ``True`` Shape: - Input: :math:`(N, *, H_{in})` where :math:`*` means any number of additional dimensions and :math:`H_{in} = \text{in\_features}` - Output: :math:`(N, *, H_{out})` where all but the last dimension are the same shape as the input and :math:`H_{out} = \text{out\_features}`. Attributes: weight: the learnable weights of the module of shape :math:`(\text{out\_features}, \text{in\_features})`. The values are initialized from :math:`\mathcal{U}(-\sqrt{k}, \sqrt{k})`, where :math:`k = \frac{1}{\text{in\_features}}` bias: the learnable bias of the module of shape :math:`(\text{out\_features})`. If :attr:`bias` is ``True``, the values are initialized from :math:`\mathcal{U}(-\sqrt{k}, \sqrt{k})` where :math:`k = \frac{1}{\text{in\_features}}` Examples:: >>> m = nn.Linear(20, 30) >>> input = torch.randn(128, 20) >>> output = m(input) >>> print(output.size()) torch.Size([128, 30]) """ __constants__ = ['in_features', 'out_features'] in_features: int out_features: int weight: Tensor def __init__(self, in_features: int, out_features: int, bias: bool = True) -> None: super(Linear, self).__init__() self.in_features = in_features self.out_features = out_features self.weight = Parameter(torch.Tensor(out_features, in_features)) if bias: self.bias = Parameter(torch.Tensor(out_features)) else: self.register_parameter('bias', None) self.reset_parameters() def reset_parameters(self) -> None: init.kaiming_uniform_(self.weight, a=math.sqrt(5)) if self.bias is not None: fan_in, _ = init._calculate_fan_in_and_fan_out(self.weight) bound = 1 / math.sqrt(fan_in) init.uniform_(self.bias, -bound, bound) def forward(self, input: Tensor) -> Tensor: return F.linear(input, self.weight, self.bias) def extra_repr(self) -> str: return 'in_features={}, out_features={}, bias={}'.format( self.in_features, self.out_features, self.bias is not None ) # This class exists solely for Transformer; it has an annotation stating # that bias is never None, which appeases TorchScript
這里我們主要看__init__()方法,很容易知道,當(dāng)我們使用這個方法時一般需要傳入2~3個參數(shù),分別是in_features: int, out_features: int, bias: bool = True,第三個參數(shù)是說是否加偏置(bias),簡單來講,這個函數(shù)其實(shí)就是一個'一次函數(shù)':y = xA^T + b,(T表示張量A的轉(zhuǎn)置),首先super(Linear, self).__init__()就是老生常談的方法,之后初始化in_features和out_features,接下來就是比較重要的weight的設(shè)置,我們可以很清晰的看到weight的shape是(out_features,in_features)的,而我們在做xA^T時,并不是x和A^T相乘的,而是x和A.weight^T相乘的,這里需要大大留意,也就是說先對A做轉(zhuǎn)置得到A.weight,然后在丟入y = xA^T + b中,得出結(jié)果。
接下來奉上一個小例子來實(shí)踐一下:
import torch # 隨機(jī)初始化一個shape為(128,20)的Tensor x = torch.randn(128,20) # 構(gòu)造線性變換函數(shù)y = xA^T + b,且參數(shù)(20,30)指的是A的shape,則A.weight的shape就是(30,20)了 y= torch.nn.Linear(20,30) output = y(x) # 按照以上邏輯使用torch中的簡單乘法函數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果很顯然與上述符合 # 下面的y.weight可以理解為一個shape為(30,20)的一個可學(xué)習(xí)的矩陣,.t()表示轉(zhuǎn)置 # y.bias若為TRUE,則bias是一個Tensor,且其shape為out_features,在該程序中應(yīng)為30 # 更加細(xì)致的表達(dá)一下y = (128 * 20) * (30 * 20)^T + (if bias (1,30) ,else: 0) ans = torch.mm(x,y.weight.t())+y.bias print('ans.shape:\n',ans.shape) print(torch.equal(ans,output))
對torch.nn.Linear的理解
torch.nn.Linear是pytorch的線性變換層
定義如下:
Linear(in_features: int, out_features: int, bias: bool = True, device: Any | None = None, dtype: Any | None = None)
全連接層 Fully Connect 一般就就用這個函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
因此在潛意識里,變換的輸入張量的 shape 為 (batchsize, in_features),輸出張量的 shape 為 (batchsize, out_features)。
當(dāng)然這是常用的方式,但是 Linear 的輸入張量的維度其實(shí)并不需要必須為上述的二維,多維也是完全可以的,Linear 僅是對輸入的最后一維做線性變換,不影響其他維。
可以看下官網(wǎng)的解釋
Linear — PyTorch 1.11.0 documentation
一個例子
如下:
import torch input = torch.randn(30, 20, 10) # [30, 20, 10] linear = torch.nn.Linear(10, 15) # (*, 10) --> (*, 15) output = linear(input) print(output.size()) # 輸出 [30, 20, 15]
總結(jié)
以上為個人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
- PyTorch中torch.load()的用法和應(yīng)用
- python中torch.load中的map_location參數(shù)使用
- Pytorch中的torch.where函數(shù)使用
- python中的List sort()與torch.sort()
- 關(guān)于torch.scatter與torch_scatter庫的使用整理
- PyTorch函數(shù)torch.cat與torch.stac的區(qū)別小結(jié)
- pytorch.range()和pytorch.arange()的區(qū)別及說明
- 使用with torch.no_grad():顯著減少測試時顯存占用
- PyTorch中torch.save()的用法和應(yīng)用小結(jié)
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