[人工智能]Pytorch深度学习实践（b站刘二大人）P5讲（用Pytorch实现线性回归 作业）

使用不同优化器训练模型，画出不同优化器的损失（loss）变化图像

使用SGD优化器代码：

import torch
import matplotlib.pyplot as plt

#准备数据集
x_data = torch.Tensor([[1.0],[2.0],[3.0]])
y_data = torch.Tensor([[2.0],[4.0],[6.0]])

#设计模型
class LinearModel(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super(LinearModel,self).__init__()
        self.linear = torch.nn.Linear(1,1)

    def forward(self,x):
        y_pred = self.linear(x)
        return  y_pred

model = LinearModel()

#构造损失函数和优化器
criterion = torch.nn.MSELoss(size_average=False)
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.01)

epoch_list = []
loss_list = []

#训练周期（前馈，反馈，更新）
for epoch in range(100):
    y_pred = model(x_data)
    loss = criterion(y_pred,y_data)
    print(epoch,loss.item())
    epoch_list.append(epoch)
    loss_list.append(loss.item())

    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()

    optimizer.step()

print('w=',model.linear.weight.item())
print(('b=',model.linear.bias.item()))

x_test = torch.Tensor([[4.0]])
y_test = model(x_test)
print('y_pred =',y_test.data)

fig = plt.figure()
sub = fig.add_subplot(111)
sub.plot(epoch_list,loss_list)
sub.set_xlabel('epoch')
sub.set_ylabel('loss')
fig.suptitle('SGD')
plt.grid()
plt.show()

?使用SGD优化器的损失函数图像：

使用Adagrad优化器的损失函数图像：

?

?使用Adam优化器的损失函数图像：

??使用Adamax优化器的损失函数图像：

使用ASGD优化器的损失函数图像：

?使用RMSprop优化器的损失函数图像：

?使用Rprop优化器的损失函数图像：

?其中LBFGS的使用和以上其他的优化器有一些不同，LBFGS需要重复多次计算函数，因此你需要传入一个闭包去允许它们重新计算你的模型，这个闭包应当清空梯度， 计算损失，然后返回，即optimizer.step(closure)；其他的优化器支持简化的版本即optimizer.step()。
下面介绍一下两种方式使用的模板：
optimizer.step(closure)

def closure():
    optimizer.zero_grad()
    y_pred = model(x_data)
    loss = criterion(y_pred, y_data)
    loss.backward()
    return loss
#传入闭包closure
optimizer.step(closure)

optimizer.step()

    optimizer.zero_grad()
    y_pred = model(x_data)
    loss = criterion(y_pred,y_data)
    loss.backward()
    optimizer.step()

具体代码如下：

import torch
import matplotlib.pyplot as plt

#准备数据集
x_data = torch.Tensor([[1.0],[2.0],[3.0]])
y_data = torch.Tensor([[2.0],[4.0],[6.0]])

#设计模型
class LinearModel(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super(LinearModel,self).__init__()
        self.linear = torch.nn.Linear(1,1)

    def forward(self,x):
        y_pred = self.linear(x)
        return  y_pred

model = LinearModel()

#构造损失函数和优化器
criterion = torch.nn.MSELoss(size_average=False)
optimizer = torch.optim.LBFGS(model.parameters(),lr=0.01)

epoch_list = []
loss_list = []

#训练周期（前馈，反馈，更新）
for epoch in range(1000):
    def closure():
        optimizer.zero_grad()
        y_pred = model(x_data)
        loss = criterion(y_pred,y_data)
        print(epoch,loss.item())
        epoch_list.append(epoch)
        loss_list.append(loss.item())
        
        loss.backward()
        return loss
    optimizer.step(closure)

print('w=',model.linear.weight.item())
print(('b=',model.linear.bias.item()))

x_test = torch.Tensor([[4.0]])
y_test = model(x_test)
print('y_pred =',y_test.data)

fig = plt.figure()
sub = fig.add_subplot(111)
sub.plot(epoch_list,loss_list)
sub.set_xlabel('epoch')
sub.set_ylabel('loss')
fig.suptitle('LBFGS')
plt.grid()
plt.show()

使用LBFGS优化器的损失函数图像：