>> ต่อจาก บทที่ ๔



ออปทิไมเซอร์ใน pytorch

ออปทิไมเซอร์คืออุปกรณ์สำหรับช่วยในการปรับพารามิเตอร์ด้วยวิธีการเคลื่อนลงตามความชัน

ใน pytorch ได้เตรียมออปทิไมเซอร์ชนิดต่างๆไว้ในมอดูลย่อย torch.optim

ในบทที่ผ่านมาเป็นการใช้วิธีการเคลื่อนลงตามความชันธรรมดาโดยการเขียนเองโดยไม่ได้ใช้ออปทิไมเซอร์ช่วย

เมื่อใช้ออปทิไมเซอร์จะทำให้การเขียนดูเรียบง่ายลง อีกทั้งยังสามารถใช้วิธีที่เหนือกว่าแค่การเคลื่อนลงตามความชันธรรมดา เช่น Adagrad หรือ Adam ได้ง่ายๆ

เกี่ยวกับออปทิไมเซอร์ชนิดต่างๆอ่านรายละเอียดได้ใน https://phyblas.hinaboshi.com/20171002

ออปทิไมเซอร์ที่เตรียมไว้ใน pytorch ได้แก่
- torch.optim.SGD
- torch.optim.Adam
- torch.optim.Adamax
- torch.optim.Adadelta
- torch.optim.Adagrad
- torch.optim.Rprop
- torch.optim.RMSprop

SGD ก็คือวิธีแบบดั้งเดิมที่แค่คำนวณอนุพันธ์แล้วใช้ปรับค่าเลยโดยตรง

ส่วนวิธีการที่มักถูกแนะนำให้ใช้มากที่สุดคือ Adam ในที่นี้ก็จะใช้วิธีนี้เป็นหลักด้วย



การใช้ออปทิไมเซอร์

ขอยกตัวอย่างการนำออปทิไมเซอร์มาใช้ในการปรับพารามิเตอร์ใน pytorch

ตัวอย่างขอใช้เป็นการวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นสองตัวแปรเช่นเดียวกับในบทที่แล้ว เขียนโดยใช้ออปทิไมเซอร์ได้ดังนี้

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import torch

X = np.random.uniform(-2,2,[300,2])
x,y = X.T
z = x*0.7+y*1.5 + np.random.normal(1,0.4,300)

lin = torch.nn.Linear(2,1)
X = torch.Tensor(X)
z = torch.Tensor(z)
eta = 0.05
ha_mse = torch.nn.MSELoss()
opt = torch.optim.Adam(lin.parameters(),lr=eta) # สร้างออปทิไมเซอร์
n_thamsam = 100
for i in range(n_thamsam):
    h = lin(X).flatten()
    J = ha_mse(h,z)
    J.backward()
    opt.step() # ปรับพารามิเตอร์
    opt.zero_grad() # ล้างอนุพันธ์

mx,my = np.meshgrid(np.linspace(-2,2,11),np.linspace(-2,2,11))
mX = torch.Tensor(np.array([mx.ravel(),my.ravel()]).T)
mz = lin(mX).data.numpy().reshape(11,11)
plt.figure(figsize=[6,6])
ax = plt.axes([0,0,1,1],projection='3d')
ax.scatter(x,y,z,c=z,edgecolor='k',cmap='coolwarm')
ax.plot_surface(mx,my,mz,color='g',rstride=1,cstride=1,alpha=0.1,edgecolor='k')
plt.show()

สิ่งที่เปลี่ยนแปลงจากคราวก่อนก็คือ มีการสร้างออปทิไมเซอร์ขึ้น แล้วส่งพารามิเตอร์เข้าไปให้ออปทิไมเซอร์บันทึกไว้ว่าตัวนี้คือพารามิเตอร์ที่ต้องการปรับค่า ส่วนอัตราการเรียนรู้ก็กำหนดโดยคีย์เวิร์ด lr ก็ป้อนเข้าไปด้วย

นอกจากนี้ค่าตัวเลือกอื่นๆตามชนิดของออปทิไมเซอร์ ก็สามารถกำหนดค่าตรงนี้ด้วย เช่นกรณีของ Adam จะมีค่า β1,β2 ซึ่งกำหนดโดยใส่คีย์เวิร์ด betas โดยใส่พร้อมกันทั้ง ๒ ตัว เป็น betas=(β₁,β₂) กรณีที่ไม่ใส่ก็จะเป็นค่ามาตรฐานตั้งต้น คือ betas=(0.9,0.999)

จากนั้นในระหว่างวนซ้ำ จะใช้คำสั่ง .step() เพื่อทำการปรับค่าพารามิเตอร์ทั้งหมดตามความชันที่คำนวณได้หลังจาก .backward() ไป

สุดท้ายก็สั่ง .zero_grad() เพื่อล้างอนุพันธ์ทั้งหมดที่หามาในรอบนั้นให้เป็น 0 ก่อนที่จะคำนวณรอบถัดไป

ในการใช้งาน pytorch โดยทั่วไปก็จะใช้ออปทิไมเซอร์ในลักษณะนี้ตลอด เป็นขั้นตอนที่ค่อนข้างตายตัว (วิธีที่ผ่านมาในบทก่อนๆแค่เพื่ออธิบายหลักการที่อยู่เบื้องหลัง เพื่อความเข้าใจ)

.zero_grad() นี้บางคนก็วางไว้ก่อน .backward() ผลที่ได้ก็เหมือนกัน ที่สำคัญคือก่อนจะ backward รอบใหม่ต้องมี zero_grad ก่อน



ดูข้อมูลของตัวออปทิไมเซอร์

ถ้าสั่ง print ตัวออปทิไมเซอร์ ข้อมูลของตัวออปทิไมเซอร์นั้นจะแสดงออกมา

lin = torch.nn.Linear(3,1)
opt = torch.optim.Adam(lin.parameters())
print(opt)

ได้

Adam (
Parameter Group 0
    amsgrad: False
    betas: (0.9, 0.999)
    capturable: False
    eps: 1e-08
    foreach: None
    lr: 0.001
    maximize: False
    weight_decay: 0
)

หากต้องการดูว่าพารามิเตอร์ที่ออปทิไมเซอร์ตัวนั้นดูแลอยู่มีอะไรบางให้ดูที่แอตทริบิวต์ .param_groups

print(opt.param_groups)

ได้

[{'params': [Parameter containing:
tensor([[-0.2683, -0.5022,  0.0204]], requires_grad=True), Parameter containing:
tensor([0.2068], requires_grad=True)], 'lr': 0.001, 'betas': (0.9, 0.999), 'eps': 1e-08, 'weight_decay': 0, 'amsgrad': False, 'maximize': False, 'foreach': None, 'capturable': False}]

การทำให้พารามิเตอร์บางตัวไม่ปรับค่า

พารามิเตอร์โดยทั่วไปจะมีการคำนวณและบันทึกค่าอนุพันธ์เสมอ นั่นคือเป็นเทนเซอร์ที่ถูกตั้ง requires_grad=True

แต่เราสามารถตั้ง requires_grad=False ได้ ซึ่งจะทำให้พารามิเตอร์ตัวนั้นไม่มีการคำนวณอนุพันธ์ และต่อให้ถูกส่งให้ออปทิไมเซอร์ก็จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงค่า

lin = torch.nn.Linear(2,2)
lin.weight.requires_grad = False
lin.bias.requires_grad = False

>> อ่านต่อ บทที่ ๖

~ 自己紹介 ~

目次

日本による名言集

python モジュール -- numpy -- matplotlib -- pandas -- manim -- opencv -- pyqt -- pytorch 機械学習 -- ニューラル      ネットワーク

javascript

モンゴル語

言語学

maya

確率論

日本での日記

中国での日記 -- 北京での日記 -- 香港での日記 -- 澳門での日記

台灣での日記

北欧での日記

他の国での日記

qiita

その他の記事

記事の類別

==เลือกหมวด== ดาราศาสตร์ คณิตศาสตร์ -ความน่าจะเป็น คอมพิวเตอร์ -เขียนโปรแกรม --python ---numpy ---scipy ---matplotlib ---pandas ---manim ---pyqt ---sklearn ---pytorch ---mayapython --ruby --javascript --dart --MATLAB --SQL --regex --opencv -shell -3D --maya --MMD -microsoft_office -pdf -ปัญญาประดิษฐ์ --โครงข่ายประสาทเทียม --สเตเบิลดิฟฟิวชัน ---comfyui -การสุ่ม ภาษาศาสตร์ -ตัวอักษร -เรียนภาษา -หลักเกณฑ์การทับศัพท์ -ภาษาจีน --ภาษาจีนกลาง -ภาษาญี่ปุ่น -ภาษามองโกล -ภาษาลาว -ภาษาเขมร ประวัติศาสตร์ -ประวัติศาสตร์จีน -ประวัติศาสตร์ญี่ปุ่น ปรัชญา ประเทศจีน -จีนแผ่นดินใหญ่ --ปักกิ่ง --เทียนจิน --เหลียวหนิง --เหอเป่ย์ --เหอหนาน --ซานตง --ซานซี --อานฮุย --เจ้อเจียง --หูเป่ย์ --หูหนาน --ฝูเจี้ยน --กวางตุ้ง ---แต้จิ๋ว --ยูนนาน --ซินเจียง -ฮ่องกง -มาเก๊า -ไต้หวัน --ไทเป --จีหลง --เถาหยวน --ซินจู๋ --เหมียวลี่ --ไถจง --จางฮว่า --หยวินหลิน --เจียอี้ --ไถหนาน --เกาสยง --ผิงตง --อี๋หลาน ประเทศญี่ปุ่น -ฮกไกโด -อาโอโมริ -อิวาเตะ -มิยางิ -อากิตะ -ยามางาตะ -ฟุกุชิมะ -อิบารากิ -โทจิงิ -กุมมะ -ไซตามะ -จิบะ -โตเกียว -คานางาวะ -นีงาตะ -โทยามะ -อิชิกาวะ -ฟุกุอิ -ยามานาชิ -นางาโนะ -กิฟุ -ชิซึโอกะ -ไอจิ -มิเอะ -ชิงะ -เกียวโต -โอซากะ -เฮียวโงะ -นาระ -วากายามะ -โอกายามะ -ฮิโรชิมะ -ยามางุจิ -ฟุกุโอกะ -ซางะ -นางาซากิ -คุมาโมโตะ -โออิตะ ต่างแดน -อุษาคเนย์ --กัมพูชา --พม่า --สิงคโปร์ -ยุโรป --สวีเดน --เดนมาร์ก --ฟินแลนด์ -ออสเตรเลีย ท่องเที่ยว -มหาวิทยาลัย -พิพิธภัณฑ์ --พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ --หอศิลป์ -สวนสัตว์ --พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ -ท้องฟ้าจำลอง -ตึกระฟ้า -ปราสาท☑ --ปราสาทญี่ปุ่น --ปราสาทขอม --ปราสาทยุโรป -ศาสนสถาน --วัด --ศาลเจ้า --โบสถ์ --มัสยิด -สุสาน -มรดกโลก -ทะเล -ทะเลสาบ -ภูเขา -หิมะ -ดอกซากุระ -แมว -รถไฟ -เรือ -ตลาดกลางคืน -งานเทศกาล -ที่ระลึกภัยพิบัติ -ตามรอย บันเทิง -เกม --อาเตอลีเย --โปเกมอน --caligula --vn -อนิเมะ -มังงะ -นิยาย -เพลง --เพลงอนิเมะ --เพลงเกม เรื่องแต่ง บันทึก

　 記事を検索

　 最新記事

　 おすすめの記事

月別記事

もっと前の記事

ไทย

日本語

中文