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1.最基础的三个概念:Epoch, Batch, Iteration
转自:(57条消息) 卷积神经网络训练三个概念(epoch,迭代次数,batchsize)_训练epoch是什么意思_qq_37274615的博客-CSDN博客
1.1 名词解释
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/70.jpeg)
epoch:训练时,所有训练数据集都训练过一次。
batch_size:在训练集中选择一组样本用来更新权值。1个 batch 包含的样本的数目,通常设为2的 n 次幂,常用的包括64,128,256。网络较小时选用256,较大时选用64。
iteration:训练时,1个 batch 训练图像通过网络训练一次(一次前向传播+一次后向传播),每迭代一次权重更新一次;测试时,1个 batch 测试图像通过网络一次(一次前向传播)。所谓 iterations 就是完成一次 epoch 所需的 batch 个数。
1.2 换算关系
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/70-16891593456231.jpeg)
实际上,梯度下降的几种方式的根本区别就在于上面公式中的 Batch Size不同。
注:上表中 Mini-Batch 的 Batch 个数为 N / B + 1 是针对未整除的情况。整除则是 N / B。
1.3 示例
CIFAR10 数据集有 50000 张训练图片,10000 张测试图片。现在选择 Batch Size = 256 对模型进行训练。
- 每个 Epoch 要训练的图片数量:50000
- 训练集具有的 Batch 个数:50000/256=195+1=196
- 每个 Epoch 需要完成的 Batch 个数:196
- 每个 Epoch 具有的 Iteration 个数:196
- 每个 Epoch 中发生模型权重更新的次数:196 * 10
- 训练代后,模型权重更新的次数:不同代的训练,其实用的是同一个训练集的数据。第1代和第10代虽然用的都是训练集的五万张图片,但是对模型的权重更新值却是完全不同的。因为不同代的模型处于代价函数空间上的不同位置,模型的训练代越靠后,越接近谷底,其代价越小。
2. 张量
转自:笔记 | 什么是张量(tensor)& 深度学习 - 知乎 (zhihu.com)
在深度学习里,Tensor实际上就是一个多维数组(multidimensional array)。
而Tensor的目的是能够创造更高维度的矩阵、向量。
从知乎的相关讨论中截图几张说明的图:什么是张量 (tensor)?
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/v2-91fefb9a6227e8c11f8df316bc30cbb5_720w.jpg)
现在将三维的张量用一个正方体来表示:
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/v2-b279b633e5f17f7a0519601d99689298_720w.jpg)
这样子可以进一步生成更高维的张量:
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/v2-00d07246473e1b195b4b69a84fec280a_720w.jpg)
这有啥用呢?在用TensorFlow处理更高维数据结构的时候,最好可以能够在脑子里相出数据的形状。
举个简单的例子,彩色图像文件(RGB)一般都会处理成3-d tensor,每个2d array中的element表示一个像素,R代表Red,G代表Green,B代表Blue:
![img](/2023/07/12/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E5%AD%A6%E4%B9%A0/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%A6%82%E5%BF%B5/v2-08c6ca8d12ba2ea5194cb532e73a9c44_720w.webp)