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昇思MindSpore进阶教程-参数

news 2024/9/23 15:47:01

大家好，我是刘明，明志科技创始人，华为昇思MindSpore布道师。
技术上主攻前端开发、鸿蒙开发和AI算法研究。
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参数

参数(Parameter)是神经网络训练的核心，通常作为神经网络层的内部成员变量。本节我们将系统介绍参数以及其相关使用方法。

Parameter

参数(Parameter)是一类特殊的Tensor，是指在模型训练过程中可以对其值进行更新的变量。MindSpore提供mindspore.Parameter类进行Parameter的构造。为了对不同用途的Parameter进行区分，下面对两种不同类别的Parameter进行定义：

可训练参数。在模型训练过程中根据反向传播算法求得梯度后进行更新的Tensor，此时需要将required_grad设置为True。
不可训练参数。不参与反向传播，但需要更新值的Tensor（如BatchNorm中的mean和var变量），此时需要将requires_grad设置为False。

Parameter默认设置required_grad=True。

下面我们构造一个简单的全连接层：

import numpy as np
import mindspore
from mindspore import nn
from mindspore import ops
from mindspore import Tensor, Parameterclass Network(nn.Cell):def __init__(self):super().__init__()self.w = Parameter(Tensor(np.random.randn(5, 3), mindspore.float32), name='w') # weightself.b = Parameter(Tensor(np.random.randn(3,), mindspore.float32), name='b') # biasdef construct(self, x):z = ops.matmul(x, self.w) + self.breturn znet = Network()

在Cell的__init__方法中，我们定义了w和b两个Parameter，并配置name进行命名空间管理。在construct方法中使用self.attr直接调用参与Tensor运算。

获取Parameter

在使用Cell+Parameter构造神经网络层后，我们可以使用多种方法来获取Cell管理的Parameter。

获取单个参数

单独获取某个特定参数，直接调用Python类的成员变量即可。

获取可训练参数

可使用Cell.trainable_params方法获取可训练参数，通常在配置优化器时需调用此接口。

获取所有参数

使用Cell.get_parameters()方法可获取所有参数，此时会返回一个Python迭代器。
或者可以调用Cell.parameters_and_names返回参数名称及参数。

for name, param in net.parameters_and_names():print(f"{name}:\n{param.asnumpy()}")

修改Parameter

直接修改参数值

Parameter是一种特殊的Tensor，因此可以使用Tensor索引修改的方式对其值进行修改。

覆盖修改参数值

可调用Parameter.set_data方法，使用相同Shape的Tensor对Parameter进行覆盖。该方法常用于使用Initializer进行Cell遍历初始化。

运行时修改参数值

参数的主要作用为模型训练时对其值进行更新，在反向传播获得梯度后，或不可训练参数需要进行更新，都涉及到运行时参数修改。由于MindSpore的使用静态图加速编译设计，此时需要使用mindspore.ops.assign接口对参数进行赋值。该方法常用于自定义优化器场景。下面是一个简单的运行时修改参数值样例：

import mindspore as ms@ms.jit
def modify_parameter():b_hat = ms.Tensor([7, 8, 9])ops.assign(net.b, b_hat)return Truemodify_parameter()
print(net.b.asnumpy())

Parameter Tuple

变量元组ParameterTuple，用于保存多个Parameter，继承于元组tuple，提供克隆功能。

如下示例提供ParameterTuple创建方法：

from mindspore.common.initializer import initializer
from mindspore import ParameterTuple
# 创建
x = Parameter(default_input=ms.Tensor(np.arange(2 * 3).reshape((2, 3))), name="x")
y = Parameter(default_input=initializer('ones', [1, 2, 3], ms.float32), name='y')
z = Parameter(default_input=2.0, name='z')
params = ParameterTuple((x, y, z))# 从params克隆并修改名称为"params_copy"
params_copy = params.clone("params_copy")print(params)
print(params_copy)