当前位置: 首页 > news >正文

《动手学深度学习 Pytorch版》 6.6 卷积神经网络

import torch
from torch import nn
from d2l import torch as d2l

6.6.1 LeNet

LetNet-5 由两个部分组成:

- 卷积编码器:由两个卷积核组成。
- 全连接层稠密块:由三个全连接层组成。

模型结构如下流程图(每个卷积块由一个卷积层、一个 sigmoid 激活函数和平均汇聚层组成):

全连接层(10)

↑ \uparrow

全连接层(84)

↑ \uparrow

全连接层(120)

↑ \uparrow

2 × 2 2\times2 2×2平均汇聚层,步幅2

↑ \uparrow

5 × 5 5\times5 5×5卷积层(16)

↑ \uparrow

2 × 2 2\times2 2×2平均汇聚层,步幅2

↑ \uparrow

5 × 5 5\times5 5×5卷积层(6),填充2

↑ \uparrow

输入图像( 28 × 28 28\times28 28×28 单通道)
net = nn.Sequential(nn.Conv2d(1, 6, kernel_size=5, padding=2), nn.Sigmoid(),nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Conv2d(6, 16, kernel_size=5), nn.Sigmoid(),nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Flatten(),nn.Linear(16 * 5 * 5, 120), nn.Sigmoid(),nn.Linear(120, 84), nn.Sigmoid(),nn.Linear(84, 10))
X = torch.rand(size=(1, 1, 28, 28), dtype=torch.float32)  # 生成测试数据
for layer in net:X = layer(X)print(layer.__class__.__name__,'output shape: \t',X.shape)  # 确保模型各层数据正确
Conv2d output shape: 	 torch.Size([1, 6, 28, 28])
Sigmoid output shape: 	 torch.Size([1, 6, 28, 28])
AvgPool2d output shape: 	 torch.Size([1, 6, 14, 14])
Conv2d output shape: 	 torch.Size([1, 16, 10, 10])
Sigmoid output shape: 	 torch.Size([1, 16, 10, 10])
AvgPool2d output shape: 	 torch.Size([1, 16, 5, 5])
Flatten output shape: 	 torch.Size([1, 400])
Linear output shape: 	 torch.Size([1, 120])
Sigmoid output shape: 	 torch.Size([1, 120])
Linear output shape: 	 torch.Size([1, 84])
Sigmoid output shape: 	 torch.Size([1, 84])
Linear output shape: 	 torch.Size([1, 10])

6.6.2 模型训练

batch_size = 256
train_iter, test_iter = d2l.load_data_fashion_mnist(batch_size=batch_size)  # 仍使用经典的 Fashion-MNIST 数据集
def evaluate_accuracy_gpu(net, data_iter, device=None): #@save"""使用GPU计算模型在数据集上的精度"""if isinstance(net, nn.Module):net.eval()  # 设置为评估模式if not device:device = next(iter(net.parameters())).devicemetric = d2l.Accumulator(2)  # 生成一个有两个元素的列表,使用 add 将会累加到对应的元素上with torch.no_grad():for X, y in data_iter:# 为了使用 GPU,需要将数据移动到 GPU 上if isinstance(X, list):X = [x.to(device) for x in X]else:X = X.to(device)y = y.to(device)metric.add(d2l.accuracy(net(X), y), y.numel())  # 累加(正确预测的数量,总预测的数量)return metric[0] / metric[1]  # 正确率
#@save
def train_ch6(net, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, device):"""用GPU训练模型(在第六章定义)"""def init_weights(m):  # 使用 Xavier 初始化权重if type(m) == nn.Linear or type(m) == nn.Conv2d:nn.init.xavier_uniform_(m.weight)net.apply(init_weights)print('training on', device)net.to(device)  # 移动数据到GPUoptimizer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr=lr)loss = nn.CrossEntropyLoss()animator = d2l.Animator(xlabel='epoch', xlim=[1, num_epochs],legend=['train loss', 'train acc', 'test acc'])timer, num_batches = d2l.Timer(), len(train_iter)for epoch in range(num_epochs):# 训练损失之和,训练准确率之和,样本数metric = d2l.Accumulator(3)net.train()for i, (X, y) in enumerate(train_iter):timer.start()optimizer.zero_grad()X, y = X.to(device), y.to(device)y_hat = net(X)l = loss(y_hat, y)l.backward()optimizer.step()with torch.no_grad():metric.add(l * X.shape[0], d2l.accuracy(y_hat, y), X.shape[0])timer.stop()train_l = metric[0] / metric[2]train_acc = metric[1] / metric[2]if (i + 1) % (num_batches // 5) == 0 or i == num_batches - 1:animator.add(epoch + (i + 1) / num_batches,(train_l, train_acc, None))test_acc = evaluate_accuracy_gpu(net, test_iter)animator.add(epoch + 1, (None, None, test_acc))print(f'loss {train_l:.3f}, train acc {train_acc:.3f}, 'f'test acc {test_acc:.3f}')print(f'{metric[2] * num_epochs / timer.sum():.1f} examples/sec 'f'on {str(device)}')
lr, num_epochs = 0.9, 10
train_ch6(net, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())
loss 0.471, train acc 0.820, test acc 0.815
40056.7 examples/sec on cuda:0

在这里插入图片描述

练习

(1)将平均汇聚层替换为最大汇聚层,会发生什么?

net_Max = nn.Sequential(nn.Conv2d(1, 6, kernel_size=5, padding=2), nn.Sigmoid(),nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Conv2d(6, 16, kernel_size=5), nn.Sigmoid(),nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Flatten(),nn.Linear(16 * 5 * 5, 120), nn.Sigmoid(),nn.Linear(120, 84), nn.Sigmoid(),nn.Linear(84, 10))lr, num_epochs = 0.9, 10
train_ch6(net_Max, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())
loss 0.422, train acc 0.844, test acc 0.671
31151.6 examples/sec on cuda:0

在这里插入图片描述

几乎无区别


(2)尝试构建一个基于 LeNet 的更复杂网络,以提高其精准性。

a. 调节卷积窗口的大小。
b. 调整输出通道的数量。
c. 调整激活函数(如 ReLU)。
d. 调整卷积层的数量。
e. 调整全连接层的数量。
f. 调整学习率和其他训练细节(例如,初始化和轮数)。
net_Best = nn.Sequential(nn.Conv2d(1, 8, kernel_size=5, padding=2), nn.ReLU(),nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Conv2d(8, 16, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(),nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(),nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2),nn.Flatten(),nn.Linear(32 * 3 * 3, 128), nn.ReLU(),nn.Linear(128, 64), nn.ReLU(),nn.Linear(64, 32), nn.ReLU(),nn.Linear(32, 10)
)
lr, num_epochs = 0.4, 10
train_ch6(net_Best, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())
loss 0.344, train acc 0.869, test acc 0.854
32868.3 examples/sec on cuda:0

在这里插入图片描述


(3)在 MNIST 数据集上尝试以上改进后的网络。

import torchvision
from torch.utils import data
from torchvision import transformstrans = transforms.ToTensor()
mnist_train = torchvision.datasets.MNIST(root="../data", train=True, transform=trans, download=True)
mnist_test = torchvision.datasets.MNIST(root="../data", train=False, transform=trans, download=True)
train_iter2 = data.DataLoader(mnist_train, batch_size, shuffle=True,num_workers=d2l.get_dataloader_workers())
test_iter2 = data.DataLoader(mnist_test, batch_size, shuffle=True,num_workers=d2l.get_dataloader_workers())lr, num_epochs = 0.4, 5  # 大约 6 轮往后直接就爆炸
train_ch6(net_Best, train_iter2, test_iter2, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())
loss 0.049, train acc 0.985, test acc 0.986
26531.1 examples/sec on cuda:0

在这里插入图片描述


(4)显示不同输入(例如,毛衣和外套)时 LetNet 第一层和第二层的激活值。

for X, y in test_iter:breakx_first_Sigmoid_layer = net[0:2](X)[0:9, 1, :, :]
d2l.show_images(x_first_Sigmoid_layer.reshape(9, 28, 28).cpu().detach(), 1, 9)
x_second_Sigmoid_layer = net[0:5](X)[0:9, 1, :, :]
d2l.show_images(x_second_Sigmoid_layer.reshape(9, 10, 10).cpu().detach(), 1, 9)
d2l.plt.show()


在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

相关文章:

《动手学深度学习 Pytorch版》 6.6 卷积神经网络

import torch from torch import nn from d2l import torch as d2l6.6.1 LeNet LetNet-5 由两个部分组成: - 卷积编码器:由两个卷积核组成。 - 全连接层稠密块:由三个全连接层组成。模型结构如下流程图(每个卷积块由一个卷积层、…...

【微信小程序】项目初始化

| var() CSS 函数可以插入一个自定义属性(有时也被称为“CSS 变量”)的值,用来代替非自定义 属性中值的任何部分。 1.初始化样式与颜色 view,text{box-sizing: border-box; } page{--themColor:#ad905c;--globalColor:#18191b;--focusColor…...

C#,《小白学程序》第二十六课:大数乘法(BigInteger Multiply)的Toom-Cook 3算法及源程序

凑数的&#xff0c;仅供参考。 1 文本格式 /// <summary> /// 《小白学程序》第二十六课&#xff1a;大数&#xff08;BigInteger&#xff09;的Toom-Cook 3乘法 /// Toom-Cook 3-Way Multiplication /// </summary> /// <param name"a"></par…...

destoon自定义一个archiver内容文档

在archiver目录建立以下代码&#xff1a; <?php define(DT_REWRITE, true); require ../common.inc.php; $EXT[archiver_enable] or dheader(DT_PATH); //$DT_BOT or dheader(DT_PATH); $N $M $T array(); $mid or $mid 5; $vmid $list 0; foreach($MODULE as $k>…...

5-1 Dataset和DataLoader

Pytorch通常使用Dataset和DataLoader这两个工具类来构建数据管道。 Dataset定义了数据集的内容&#xff0c;它相当于一个类似列表的数据结构&#xff0c;具有确定的长度&#xff0c;能够用索引获取数据集中的元素。 而DataLoader定义了按batch加载数据集的方法&#xff0c;它是…...

IDEA创建完Maven工程后,右下角一直显示正在下载Maven插件

原因&#xff1a; 这是由于新建的Maven工程&#xff0c;IDEA会用它内置的默认的Maven版本&#xff0c;使用国外的网站下载Maven所需的插件&#xff0c;速度很慢 。 解决方式&#xff1a; 每次创建 Project 后都需要设置 Maven 家目录位置&#xff08;就是我们自己下载的Mav…...

最新清理删除Mac电脑内存空间方法教程

Mac电脑使用的时间越久&#xff0c;系统的运行就会变的越卡顿&#xff0c;这是Mac os会出现的正常现象&#xff0c;卡顿的原因主要是系统缓存文件占用了较多的磁盘空间&#xff0c;或者Mac的内存空间已满。如果你的Mac运行速度变慢&#xff0c;很有可能是因为磁盘内存被过度占用…...

【调试经验】MySQL - fatal error: mysql/mysql.h: 没有那个文件或目录

机器环境&#xff1a; Ubuntu 22.04.3 LTS 报错问题 在编译一个项目时出现了一段SQL报错&#xff1a; CGImysql/sql_connection_pool.cpp:1:10: fatal error: mysql/mysql.h: 没有那个文件或目录 1 | #include <mysql/mysql.h> | ^~~~~~~~~~~~~~~ c…...

腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-08-12

今日已办 Watermill Handler 将 4 个阶段的逻辑处理定义为 Handler 测试发现&#xff0c;添加的 handler 会被覆盖掉&#xff0c;故考虑添加为 middleware 且 4 个阶段的处理逻辑针对不同 topic 是相同的。 参考https://watermill.io/docs/messages-router/实现不同topic&am…...

kubeadm部署k8sv1.24使用cri-docker做为CRI

目的 测试使用cri-docker做为containerd和docker的中间层垫片。 规划 IP系统主机名10.0.6.5ubuntu 22.04.3 jammymaster01.kktb.org10.0.6.6ubuntu 22.04.3 jammymaster02.kktb.org10.0.6.7ubuntu 22.04.3 jammymaster03.kktb.org 配置 步骤&#xff1a; 系统优化 禁用sw…...

在c#中使用CancellationToken取消任务

目录 &#x1f680;介绍&#xff1a; &#x1f424;简单举例 &#x1f680;IsCancellationRequested &#x1f680;ThrowIfCancellationRequested &#x1f424;在控制器中使用 &#x1f680;通过异步方法的参数使用cancellationToken &#x1f680;api结合ThrowIfCancel…...

【项目经验】:elementui多选表格默认选中

一.需求 在页面刚打开就默认选中指定项。 二.方法Table Methods toggleRowSelection用于多选表格&#xff0c;切换某一行的选中状态&#xff0c;如果使用了第二个参数&#xff0c;则是设置这一行选中与否&#xff08;selected 为 true 则选中&#xff09;row, selected 详细…...

外星人入侵游戏-(创新版)

&#x1f308;write in front&#x1f308; &#x1f9f8;大家好&#xff0c;我是Aileen&#x1f9f8;.希望你看完之后&#xff0c;能对你有所帮助&#xff0c;不足请指正&#xff01;共同学习交流. &#x1f194;本文由Aileen_0v0&#x1f9f8; 原创 CSDN首发&#x1f412; 如…...

HTML 学习笔记(基础)

它是超文本标记语言&#xff0c;由一大堆约定俗成的标签组成&#xff0c;而其标签里一般又有一些属性值可以设置。 W3C标准&#xff1a;网页主要三大部分 结构&#xff1a;HTML表现&#xff1a;CSS行为&#xff1a;JavaScript <!DOCTYPE html> <html lang"zh-…...

最小二乘法

Least Square Method 1、相关的矩阵公式2、线性回归3、最小二乘法3.1、损失函数&#xff08;Loss Function&#xff09;3.2、多维空间的损失函数3.3、解析法求解3.4、梯度下降法求解 1、相关的矩阵公式 P r e c o n d i t i o n : ξ ∈ R n , A ∈ R n ∗ n i : σ A ξ σ ξ…...

使用stelnet进行安全的远程管理

1. telnet有哪些不足&#xff1f; 2.ssh如何保证数据传输安全&#xff1f; 需求&#xff1a;远程telnet管理设备 用户定义需要在AAA模式下&#xff1a; 开启远程登录的服务&#xff1a;定义vty接口 然后从R2登录&#xff1a;是可以登录的 同理R3登录&#xff1a; 在R1也可以查…...

python 二手车数据分析以及价格预测

二手车交易信息爬取、数据分析以及交易价格预测 引言一、数据爬取1.1 解析数据1.2 编写代码爬1.2.1 获取详细信息1.2.2 数据处理 二、数据分析2.1 统计分析2.2 可视化分析 三、价格预测3.1 价格趋势分析(特征分析)3.2 价格预测 引言 本文着眼于车辆信息&#xff0c;结合当下较…...

JAVA医药进销存管理系统(附源码+调试)

JAVA医药进销存管理系统 功能描述 &#xff08;1&#xff09;登录模块&#xff1a;登录信息等存储在数据库中 &#xff08;2&#xff09;基本信息模块&#xff1a;分为药品信息模块、客户情况模块、供应商情况模块&#xff1b; &#xff08;3&#xff09;业务管理模块&#x…...

H5 <blockquote> 标签

主要应用于&#xff1a;内容引用 标签定义及使用说明 <blockquote> 标签定义摘自另一个源的块引用。 浏览器通常会对 <blockquote> 元素进行缩进。 提示和注释 提示&#xff1a;如果标记是不需要段落分隔的短引用&#xff0c;请使用 <q>。 HTML 4.01 与 H…...

nginx配置指南

nginx.conf配置 找到Nginx的安装目录下的nginx.conf文件&#xff0c;该文件负责Nginx的基础功能配置。 配置文件概述 Nginx的主配置文件(conf/nginx.conf)按以下结构组织&#xff1a; 配置块功能描述全局块与Nginx运行相关的全局设置events块与网络连接有关的设置http块代理…...

接口测试中缓存处理策略

在接口测试中&#xff0c;缓存处理策略是一个关键环节&#xff0c;直接影响测试结果的准确性和可靠性。合理的缓存处理策略能够确保测试环境的一致性&#xff0c;避免因缓存数据导致的测试偏差。以下是接口测试中常见的缓存处理策略及其详细说明&#xff1a; 一、缓存处理的核…...

聊聊 Pulsar:Producer 源码解析

一、前言 Apache Pulsar 是一个企业级的开源分布式消息传递平台&#xff0c;以其高性能、可扩展性和存储计算分离架构在消息队列和流处理领域独树一帜。在 Pulsar 的核心架构中&#xff0c;Producer&#xff08;生产者&#xff09; 是连接客户端应用与消息队列的第一步。生产者…...

连锁超市冷库节能解决方案:如何实现超市降本增效

在连锁超市冷库运营中&#xff0c;高能耗、设备损耗快、人工管理低效等问题长期困扰企业。御控冷库节能解决方案通过智能控制化霜、按需化霜、实时监控、故障诊断、自动预警、远程控制开关六大核心技术&#xff0c;实现年省电费15%-60%&#xff0c;且不改动原有装备、安装快捷、…...

初探Service服务发现机制

1.Service简介 Service是将运行在一组Pod上的应用程序发布为网络服务的抽象方法。 主要功能&#xff1a;服务发现和负载均衡。 Service类型的包括ClusterIP类型、NodePort类型、LoadBalancer类型、ExternalName类型 2.Endpoints简介 Endpoints是一种Kubernetes资源&#xf…...

基于Java+MySQL实现(GUI)客户管理系统

客户资料管理系统的设计与实现 第一章 需求分析 1.1 需求总体介绍 本项目为了方便维护客户信息为了方便维护客户信息&#xff0c;对客户进行统一管理&#xff0c;可以把所有客户信息录入系统&#xff0c;进行维护和统计功能。可通过文件的方式保存相关录入数据&#xff0c;对…...

Go 语言并发编程基础:无缓冲与有缓冲通道

在上一章节中&#xff0c;我们了解了 Channel 的基本用法。本章将重点分析 Go 中通道的两种类型 —— 无缓冲通道与有缓冲通道&#xff0c;它们在并发编程中各具特点和应用场景。 一、通道的基本分类 类型定义形式特点无缓冲通道make(chan T)发送和接收都必须准备好&#xff0…...

Java求职者面试指南:计算机基础与源码原理深度解析

Java求职者面试指南&#xff1a;计算机基础与源码原理深度解析 第一轮提问&#xff1a;基础概念问题 1. 请解释什么是进程和线程的区别&#xff1f; 面试官&#xff1a;进程是程序的一次执行过程&#xff0c;是系统进行资源分配和调度的基本单位&#xff1b;而线程是进程中的…...

【JavaSE】多线程基础学习笔记

多线程基础 -线程相关概念 程序&#xff08;Program&#xff09; 是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合简单的说:就是我们写的代码 进程 进程是指运行中的程序&#xff0c;比如我们使用QQ&#xff0c;就启动了一个进程&#xff0c;操作系统就会为该进程分配内存…...

【Linux系统】Linux环境变量:系统配置的隐形指挥官

。# Linux系列 文章目录 前言一、环境变量的概念二、常见的环境变量三、环境变量特点及其相关指令3.1 环境变量的全局性3.2、环境变量的生命周期 四、环境变量的组织方式五、C语言对环境变量的操作5.1 设置环境变量&#xff1a;setenv5.2 删除环境变量:unsetenv5.3 遍历所有环境…...

Unity UGUI Button事件流程

场景结构 测试代码 public class TestBtn : MonoBehaviour {void Start(){var btn GetComponent<Button>();btn.onClick.AddListener(OnClick);}private void OnClick(){Debug.Log("666");}}当添加事件时 // 实例化一个ButtonClickedEvent的事件 [Formerl…...