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AdamW#

class torch.optim.AdamW(params, lr=0.001, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-08, weight_decay=0.01, amsgrad=False, *, maximize=False, foreach=None, capturable=False, differentiable=False, fused=None)[原始碼]#

實現了 AdamW 演算法,其中權重衰減不累積到動量或方差中。

input:γ(lr),β1,β2(betas),θ0(params),f(θ)(objective),ϵ (epsilon)λ(weight decay),amsgrad,maximizeinitialize:m00 (first moment),v00 ( second moment),v0max0fort=1todoifmaximize:gtθft(θt1)elsegtθft(θt1)θtθt1γλθt1mtβ1mt1+(1β1)gtvtβ2vt1+(1β2)gt2mt^mt/(1β1t)ifamsgradvtmaxmax(vt1max,vt)vt^vtmax/(1β2t)elsevt^vt/(1β2t)θtθtγmt^/(vt^+ϵ)returnθt\begin{aligned} &\rule{110mm}{0.4pt} \\ &\textbf{input} : \gamma \text{(lr)}, \: \beta_1, \beta_2 \text{(betas)}, \: \theta_0 \text{(params)}, \: f(\theta) \text{(objective)}, \: \epsilon \text{ (epsilon)} \\ &\hspace{13mm} \lambda \text{(weight decay)}, \: \textit{amsgrad}, \: \textit{maximize} \\ &\textbf{initialize} : m_0 \leftarrow 0 \text{ (first moment)}, v_0 \leftarrow 0 \text{ ( second moment)}, \: v_0^{max}\leftarrow 0 \\[-1.ex] &\rule{110mm}{0.4pt} \\ &\textbf{for} \: t=1 \: \textbf{to} \: \ldots \: \textbf{do} \\ &\hspace{5mm}\textbf{if} \: \textit{maximize}: \\ &\hspace{10mm}g_t \leftarrow -\nabla_{\theta} f_t (\theta_{t-1}) \\ &\hspace{5mm}\textbf{else} \\ &\hspace{10mm}g_t \leftarrow \nabla_{\theta} f_t (\theta_{t-1}) \\ &\hspace{5mm} \theta_t \leftarrow \theta_{t-1} - \gamma \lambda \theta_{t-1} \\ &\hspace{5mm}m_t \leftarrow \beta_1 m_{t-1} + (1 - \beta_1) g_t \\ &\hspace{5mm}v_t \leftarrow \beta_2 v_{t-1} + (1-\beta_2) g^2_t \\ &\hspace{5mm}\widehat{m_t} \leftarrow m_t/\big(1-\beta_1^t \big) \\ &\hspace{5mm}\textbf{if} \: amsgrad \\ &\hspace{10mm} v_t^{max} \leftarrow \mathrm{max}(v_{t-1}^{max},v_t) \\ &\hspace{10mm}\widehat{v_t} \leftarrow v_t^{max}/\big(1-\beta_2^t \big) \\ &\hspace{5mm}\textbf{else} \\ &\hspace{10mm}\widehat{v_t} \leftarrow v_t/\big(1-\beta_2^t \big) \\ &\hspace{5mm}\theta_t \leftarrow \theta_t - \gamma \widehat{m_t}/ \big(\sqrt{\widehat{v_t}} + \epsilon \big) \\ &\rule{110mm}{0.4pt} \\[-1.ex] &\bf{return} \: \theta_t \\[-1.ex] &\rule{110mm}{0.4pt} \\[-1.ex] \end{aligned}

有關該演算法的更多詳情,請參閱 Decoupled Weight Decay Regularization

引數
  • params (iterable) – 要最佳化的引數或命名引數的迭代器,或者是定義引數組的字典的迭代器。使用命名引數時,所有組中的所有引數都應該命名。

  • lr (float, Tensor, optional) – 學習率 (預設: 1e-3)。Tensor 型別的 LR 尚未被所有實現支援。如果您沒有同時指定 fused=True 或 capturable=True,請使用 float 型別的 LR。

  • betas (Tuple[float, float], optional) – 用於計算梯度及其平方的執行平均值的係數 (預設: (0.9, 0.999))

  • eps (float, optional) – 新增到分母中的項,以提高數值穩定性 (預設: 1e-8)

  • weight_decay (float, optional) – weight decay coefficient (default: 1e-2)

  • amsgrad (bool, optional) – 是否使用該論文 On the Convergence of Adam and Beyond 中的 AMSGrad 變體演算法 (預設: False)

  • maximize (bool, optional) – 最大化目標函式相對於 params,而不是最小化 (預設: False)

  • foreach (bool, optional) – 是否使用最佳化器的 foreach 實現。如果使用者未指定(因此 foreach 為 None),我們會在 CUDA 上嘗試使用 foreach 而非 for-loop 實現,因為它通常效能顯著更高。請注意,foreach 實現由於中間變數是 tensorlist 而非單個 tensor,因此峰值記憶體使用量比 for-loop 版本多大約 params 的大小。如果記憶體限制嚴格,請一次處理更少的引數,或將此標誌設定為 False (預設: None)

  • capturable (bool, optional) – 此例項是否可以安全地捕獲到圖中,用於 CUDA 圖或 torch.compile 支援。Tensors 只有在受支援的 加速器 上才可捕獲。設定為 True 可能會損害未圖捕獲時的效能,因此如果您不打算圖捕獲此例項,請將其保留為 False (預設: False)

  • differentiable (bool, optional) – 在訓練中,autograd 是否應該經過最佳化器步長。否則,step() 函式將在 torch.no_grad() 上下文中執行。設定為 True 可能會影響效能,因此如果您不打算透過此例項執行 autograd,請將其保留為 False (預設: False)

  • fused (bool, optional) – 是否使用 fused 實現。目前支援 torch.float64torch.float32torch.float16torch.bfloat16。(預設: None)

注意

與 for-loop、單 tensor 實現相比,foreach 和 fused 實現通常更快,其中 fused 在理論上透過垂直和水平融合實現最快。因此,如果使用者未指定任一標誌(即,當 foreach = fused = None 時),我們將在所有 tensor 都在 CUDA 上時嘗試預設使用 foreach 實現。為什麼不是 fused?由於 fused 實現相對較新,我們希望給它足夠的時間進行完善。要指定 fused,請將 fused 設定為 True。要強制執行 for-loop 實現,請將 foreach 或 fused 設定為 False。

注意

MPS 的 Adam 和 AdamW 的原型實現支援 torch.float32torch.float16

add_param_group(param_group)[原始碼]#

Optimizerparam_groups 新增一個引數組。

這在微調預訓練網路時可能很有用,因為隨著訓練的進行,可以使凍結的層變得可訓練並新增到 Optimizer 中。

引數

param_group (dict) – 指定哪些 Tensor 應該被最佳化,以及組特定的最佳化選項。

load_state_dict(state_dict)[原始碼]#

載入最佳化器狀態。

引數

state_dict (dict) – 最佳化器狀態。應為呼叫 state_dict() 返回的物件。

警告

請確保在初始化 torch.optim.lr_scheduler.LRScheduler 後呼叫此方法,因為在此之前呼叫會覆蓋載入的學習率。

注意

引數的名稱(如果存在於 state_dict() 中每個引數組的“param_names”鍵下)不會影響載入過程。要使用引數名稱來處理自定義情況(例如,當載入的狀態字典中的引數與最佳化器中初始化的引數不同時),應實現自定義 register_load_state_dict_pre_hook 來相應地調整載入的字典。如果載入的狀態字典中存在 param_names,它們將被儲存並覆蓋最佳化器狀態中當前存在的名稱。如果它們不存在於載入的狀態字典中,則最佳化器 param_names 將保持不變。

示例

>>> model = torch.nn.Linear(10, 10)
>>> optim = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=3e-4)
>>> scheduler1 = torch.optim.lr_scheduler.LinearLR(
...     optim,
...     start_factor=0.1,
...     end_factor=1,
...     total_iters=20,
... )
>>> scheduler2 = torch.optim.lr_scheduler.CosineAnnealingLR(
...     optim,
...     T_max=80,
...     eta_min=3e-5,
... )
>>> lr = torch.optim.lr_scheduler.SequentialLR(
...     optim,
...     schedulers=[scheduler1, scheduler2],
...     milestones=[20],
... )
>>> lr.load_state_dict(torch.load("./save_seq.pt"))
>>> # now load the optimizer checkpoint after loading the LRScheduler
>>> optim.load_state_dict(torch.load("./save_optim.pt"))
register_load_state_dict_post_hook(hook, prepend=False)[原始碼]#

註冊一個 load_state_dict 後置鉤子,它將在呼叫 load_state_dict() 後被呼叫。它應該具有以下簽名:

hook(optimizer) -> None

引數 optimizer 是正在使用的最佳化器例項。

呼叫 load_state_dictself 上後,鉤子將使用引數 self 呼叫。註冊的鉤子可用於在 load_state_dict 載入了 state_dict 後執行後處理。

引數
  • hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

  • prepend (bool) – 如果為 True,則提供的後置 hook 將在 load_state_dict 上所有已註冊的後置鉤子之前執行。否則,提供的 hook 將在所有已註冊的後置鉤子之後執行。(預設: False)

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemoveableHandle

register_load_state_dict_pre_hook(hook, prepend=False)[原始碼]#

註冊一個 load_state_dict 前置鉤子,它將在呼叫 load_state_dict() 之前被呼叫。它應該具有以下簽名:

hook(optimizer, state_dict) -> state_dict or None

引數 optimizer 是正在使用的最佳化器例項,引數 state_dict 是使用者傳遞給 load_state_dictstate_dict 的淺複製。鉤子可以就地修改 state_dict,或者選擇性地返回一個新的。如果返回了 state_dict,它將被用於載入到最佳化器中。

鉤子將使用引數 selfstate_dict 呼叫,在呼叫 load_state_dictself 上之前。註冊的鉤子可用於在呼叫 load_state_dict 之前執行預處理。

引數
  • hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

  • prepend (bool) – 如果為 True,則提供的預置 hook 將在 load_state_dict 上所有已註冊的預置鉤子之前執行。否則,提供的 hook 將在所有已註冊的預置鉤子之後執行。(預設: False)

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemoveableHandle

register_state_dict_post_hook(hook, prepend=False)[原始碼]#

註冊一個 state_dict 後置鉤子,它將在呼叫 state_dict() 後被呼叫。

它應具有以下簽名

hook(optimizer, state_dict) -> state_dict or None

鉤子將使用引數 selfstate_dict 呼叫,在 self 上生成 state_dict 後。鉤子可以就地修改 state_dict,或者選擇性地返回一個新的。註冊的鉤子可用於在返回 state_dict 之前對其進行後處理。

引數
  • hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

  • prepend (bool) – 如果為 True,則提供的後置 hook 將在 state_dict 上所有已註冊的後置鉤子之前執行。否則,提供的 hook 將在所有已註冊的後置鉤子之後執行。(預設: False)

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemoveableHandle

register_state_dict_pre_hook(hook, prepend=False)[原始碼]#

註冊一個 state_dict 前置鉤子,它將在呼叫 state_dict() 之前被呼叫。

它應具有以下簽名

hook(optimizer) -> None

引數 optimizer 是正在使用的最佳化器例項。鉤子將使用引數 self 呼叫,在呼叫 state_dictself 上之前。註冊的鉤子可用於在呼叫 state_dict 之前執行預處理。

引數
  • hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

  • prepend (bool) – 如果為 True,則提供的預置 hook 將在 state_dict 上所有已註冊的預置鉤子之前執行。否則,提供的 hook 將在所有已註冊的預置鉤子之後執行。(預設: False)

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemoveableHandle

register_step_post_hook(hook)[原始碼]#

註冊一個最佳化器步驟後鉤子,它將在最佳化器步驟之後被呼叫。

它應具有以下簽名

hook(optimizer, args, kwargs) -> None

引數 optimizer 是正在使用的最佳化器例項。

引數

hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemovableHandle

register_step_pre_hook(hook)[原始碼]#

註冊一個最佳化器步驟預鉤子,它將在最佳化器步驟之前被呼叫。

它應具有以下簽名

hook(optimizer, args, kwargs) -> None or modified args and kwargs

引數 optimizer 是正在使用的最佳化器例項。如果 args 和 kwargs 被前置鉤子修改,則轉換後的值將作為包含 new_args 和 new_kwargs 的元組返回。

引數

hook (Callable) – 使用者定義的待註冊鉤子。

返回

一個控制代碼,可用於透過呼叫 handle.remove() 來移除新增的鉤子

返回型別

torch.utils.hooks.RemovableHandle

state_dict()[原始碼]#

將最佳化器的狀態作為 dict 返回。

它包含兩個條目

  • state:一個包含當前最佳化狀態的 Dict。其內容

    在不同的最佳化器類中會有所不同,但有一些共同的特點。例如,狀態是按引數儲存的,而引數本身不儲存。 state 是一個對映引數 ID 到一個包含每個引數對應狀態的 Dict 的字典。

  • param_groups:一個包含所有引數組的 List,其中每個

    引數組是一個 Dict。每個引數組包含最佳化器特有的元資料,例如學習率和權重衰減,以及組中引數的 ID 列表。如果引數組使用 named_parameters() 初始化,則名稱內容也會儲存在狀態字典中。

注意:引數 ID 可能看起來像索引,但它們只是將狀態與 param_group 關聯的 ID。從 state_dict 載入時,最佳化器會按順序匹配 param_group 的 params(int ID)和最佳化器的 param_groups(實際的 nn.Parameter),以匹配狀態,而無需額外驗證。

返回的狀態字典可能看起來像

{
    'state': {
        0: {'momentum_buffer': tensor(...), ...},
        1: {'momentum_buffer': tensor(...), ...},
        2: {'momentum_buffer': tensor(...), ...},
        3: {'momentum_buffer': tensor(...), ...}
    },
    'param_groups': [
        {
            'lr': 0.01,
            'weight_decay': 0,
            ...
            'params': [0]
            'param_names' ['param0']  (optional)
        },
        {
            'lr': 0.001,
            'weight_decay': 0.5,
            ...
            'params': [1, 2, 3]
            'param_names': ['param1', 'layer.weight', 'layer.bias'] (optional)
        }
    ]
}
返回型別

dict[str, Any]

step(closure=None)[原始碼]#

執行單個最佳化步驟。

引數

closure (Callable, 可選) – 一個重新評估模型並返回損失的閉包。

zero_grad(set_to_none=True)[原始碼]#

重置所有最佳化過的 torch.Tensor 的梯度。

引數

set_to_none (bool, optional) –

將梯度設定為 None,而不是設定為零。預設值:True

這通常會降低記憶體佔用,並能適度提高效能。但是,它會改變某些行為。例如:

  1. 當用戶嘗試訪問梯度並對其進行手動運算時,None 屬性或全零的 Tensor 會產生不同的行為。

  2. 如果使用者請求 zero_grad(set_to_none=True) 然後執行 backward,對於未收到梯度的引數,其 .grad 保證為 None。

  3. torch.optim 最佳化器在梯度為 0 或 None 時行為不同(一種情況是以 0 梯度執行步長,另一種情況是跳過該步長)。