对pytorch中的梯度更新方法详解

Z时代
2024-01-10
分类：综合

背景

使用pytorch时，有一个yolov3的bug，我认为涉及到学习率的调整。收集到tencent yolov3和mxnet开源的yolov3，两个优化器中的学习率设置不一样，而且使用GPU数目和batch的更新也不太一样。据此，我简单的了解了下pytorch的权重梯度的更新策略，看看能否一窥究竟。

对代码说明

共三个实验，分布写在代码中的（一）（二）（三）三个地方。运行实验时注释掉其他两个

实验及其结果

实验（三）：

不使用zero_grad（）时，grad累加在一起，官网是使用accumulate 来表述的，所以不太清楚是取的和还是均值（这两种最有可能）。

不使用zero_grad()时，是直接叠加add的方式累加的。


tensor([[[ 1., 1.],……torch.Size([2, 2, 2])
0 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 
tensor([[[ 2., 2.],…… torch.Size([2, 2, 2])
1 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 
tensor([[[ 3., 3.],…… torch.Size([2, 2, 2])
2 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

实验（二）：

单卡上不同的batchsize对梯度是怎么作用的。 mini-batch SGD中的batch是加快训练，同时保持一定的噪声。但设置不同的batchsize的权重的梯度是怎么计算的呢。

设置运行实验（二），可以看到结果如下：所以单卡batchsize计算梯度是取均值的


tensor([[[ 3., 3.],…… torch.Size([2, 2, 2])

实验（一）：

多gpu情况下，梯度怎么合并在一起的。

在《training imagenet in 1 hours》中提到grad是allreduce的，是累加的形式。但是当设置g=2，实验一运行时，结果也是取均值的，类同于实验（二）


tensor([[[ 3., 3.],…… torch.Size([2, 2, 2])

实验代码


import torch
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Variable
class model(nn.Module):
 def __init__(self, w):
  super(model, self).__init__()
  self.w = w
 def forward(self, xx):
  b, c, _, _ = xx.shape
  # extra = xx.device.index + 1 ## 实验（一）
  y = xx.reshape(b, -1).mm(self.w.cuda(xx.device).reshape(-1, 2) * extra)
  return y.reshape(len(xx), -1)
g = 1
x = Variable(torch.ones(2, 1, 2, 2))
# x[1] += 1 ## 实验（二）
w = Variable(torch.ones(2, 2, 2) * 2, requires_grad=True)
# optim = torch.optim.SGD({'params': x},
lr = 0.01
momentum = 0.9
M = model(w)
M = torch.nn.DataParallel(M, device_ids=range(g))
for i in range(3):
 b = len(x)
 z = M(x)
 zz = z.sum(1)
 l = (zz - Variable(torch.ones(b).cuda())).mean()
 # zz.backward(Variable(torch.ones(b).cuda()))
 l.backward()
 print(w.grad, w.grad.shape)
 # w.grad.zero_() ## 实验（三）
 print(i, b, '* * ' * 20)