PyTorch框架學習十一——網絡層權值初始化

• 一、均勻分布初始化
• 二、正態分布初始化
• 三、常數初始化
• 四、Xavier 均勻分布初始化
• 五、Xavier正態分布初始化
• 六、kaiming均勻分布初始化

前面的筆記介紹了網絡模型的搭建，這次將介紹網絡層權值的初始化，適當的初始化方法可以使得避免梯度消失或梯度爆炸等問題，還能一定程度上加快網絡的訓練迭代過程。

下面將介紹PyTorch中十種常用的權值初始化的方法：

一、均勻分布初始化

torch.nn.init.uniform_(tensor: torch.Tensor, a: float = 0.0, b: float = 1.0) → torch.Tensor

功能：將輸入張量的值用均勻分布U(a,b)隨機采樣得到的值填充。

參數如下所示：

tensor：要初始化的張量。

a：均勻分布的下界。

b：均勻分布的上界。

舉個栗子：

>>> w = torch.empty(3, 5) >>> nn.init.uniform_(w)

二、正態分布初始化

torch.nn.init.normal_(tensor: torch.Tensor, mean: float = 0.0, std: float = 1.0) → torch.Tensor

功能：將輸入張量的值用正態分布 N( mean, std ^2 )隨機采樣得到的值填充。

參數如下所示：

tensor：要初始化的張量。

mean：正態分布的均值。

std：正態分布的標準差。

三、常數初始化

torch.nn.init.constant_(tensor: torch.Tensor, val: float) → torch.Tensor

功能：用固定值去填充張量。

參數如下：

tensor：要填充的張量。

val：要填充的值。

四、Xavier 均勻分布初始化

torch.nn.init.xavier_uniform_(tensor: torch.Tensor, gain: float = 1.0) → torch.Tensor

功能：從下面這個均勻分布中隨機采樣初始化（具體看介紹Xavier的內容）

參數如下所示：

tensor：要初始化的張量。

gain：根據激活函數來定，保證網絡層各層權重的方差差距不大。

舉個栗子：

class MLP(nn.Module):def __init__(self, neural_num, layers):super(MLP, self).__init__()self.linears = nn.ModuleList([nn.Linear(neural_num, neural_num, bias=False) for i in range(layers)])self.neural_num = neural_numdef forward(self, x):for (i, linear) in enumerate(self.linears):x = linear(x)print("layer:{}, std:{}".format(i, x.std()))if torch.isnan(x.std()):print("output is nan in {} layers".format(i))breakreturn xdef initialize(self):for m in self.modules():if isinstance(m, nn.Linear):nn.init.xavier_uniform_(m.weight.data)# flag = 0 flag = 1if flag:layer_nums = 100neural_nums = 256batch_size = 16net = MLP(neural_nums, layer_nums)net.initialize()inputs = torch.randn((batch_size, neural_nums)) # normal: mean=0, std=1output = net(inputs)print(output)

構建了一個100層，每層有256個神經元的全連接神經網絡，輸出每一層網絡的數據分布的標準差：

layer:0, std:0.9939432144165039 layer:1, std:0.988370954990387 layer:2, std:0.9993033409118652 layer:3, std:0.9946814179420471 layer:4, std:1.0136058330535889 layer:5, std:0.9804127812385559 layer:6, std:0.9861023426055908 layer:7, std:0.9943155646324158 layer:8, std:0.9847374558448792 layer:9, std:0.9681516885757446 layer:10, std:0.9731113910675049 layer:11, std:0.9867657423019409 layer:12, std:0.998853862285614 layer:13, std:0.9768239259719849 layer:14, std:0.980059027671814 layer:15, std:0.9851741790771484 layer:16, std:1.0022122859954834 layer:17, std:0.9788040518760681 layer:18, std:1.0017856359481812 layer:19, std:1.0342336893081665 layer:20, std:1.0184755325317383 layer:21, std:1.016075849533081 layer:22, std:0.9980445504188538 layer:23, std:1.0043185949325562 layer:24, std:0.9859704375267029 layer:25, std:0.9940337538719177 layer:26, std:1.0047379732131958 layer:27, std:1.0038164854049683 layer:28, std:1.0144379138946533 layer:29, std:1.0297335386276245 layer:30, std:1.0231270790100098 layer:31, std:0.9947567582130432 layer:32, std:1.0121735334396362 layer:33, std:1.0102561712265015 layer:34, std:1.0205620527267456 layer:35, std:1.0590678453445435 layer:36, std:1.0277358293533325 layer:37, std:1.0321041345596313 layer:38, std:1.0334043502807617 layer:39, std:1.0470187664031982 layer:40, std:1.0888501405715942 layer:41, std:1.063532829284668 layer:42, std:1.0635225772857666 layer:43, std:1.0936106443405151 layer:44, std:1.0897372961044312 layer:45, std:1.0780189037322998 layer:46, std:1.1132346391677856 layer:47, std:1.1005138158798218 layer:48, std:1.0610020160675049 layer:49, std:1.114995002746582 layer:50, std:1.107061743736267 layer:51, std:1.1147115230560303 layer:52, std:1.1051268577575684 layer:53, std:1.0692596435546875 layer:54, std:1.059423565864563 layer:55, std:1.0318952798843384 layer:56, std:1.0445512533187866 layer:57, std:1.038772463798523 layer:58, std:1.0729072093963623 layer:59, std:1.0931061506271362 layer:60, std:1.102836012840271 layer:61, std:1.0710251331329346 layer:62, std:1.0685100555419922 layer:63, std:1.0235627889633179 layer:64, std:1.0192655324935913 layer:65, std:1.0483664274215698 layer:66, std:1.033905267715454 layer:67, std:1.0418909788131714 layer:68, std:1.0399161577224731 layer:69, std:1.0536786317825317 layer:70, std:1.041662573814392 layer:71, std:1.0555484294891357 layer:72, std:1.0822663307189941 layer:73, std:1.0788710117340088 layer:74, std:1.1118624210357666 layer:75, std:1.0804673433303833 layer:76, std:1.0754098892211914 layer:77, std:1.0847842693328857 layer:78, std:1.0808136463165283 layer:79, std:1.0306202173233032 layer:80, std:1.0064393281936646 layer:81, std:1.0131638050079346 layer:82, std:1.023984670639038 layer:83, std:1.005560040473938 layer:84, std:0.9921131134033203 layer:85, std:0.9612709879875183 layer:86, std:0.957591712474823 layer:87, std:0.952028751373291 layer:88, std:0.9482743144035339 layer:89, std:0.9498487114906311 layer:90, std:0.9595613479614258 layer:91, std:0.9428602457046509 layer:92, std:0.9281052350997925 layer:93, std:0.8957657814025879 layer:94, std:0.9068138003349304 layer:95, std:0.8488100171089172 layer:96, std:0.8666995763778687 layer:97, std:0.8959987759590149 layer:98, std:0.8925248980522156 layer:99, std:0.8857517242431641

可以看出是基本在1附近的，這樣既不會梯度消失也不會梯度爆炸。

五、Xavier正態分布初始化

torch.nn.init.xavier_normal_(tensor: torch.Tensor, gain: float = 1.0) → torch.Tensor

功能：從這個正態分布N(0, std^2)中隨機采樣初始化（具體看介紹Xavier的內容）,其中：

參數如下所示：

六、kaiming均勻分布初始化

torch.nn.init.kaiming_uniform_(tensor, a=0, mode='fan_in', nonlinearity='leaky_relu')

功能：從均勻分布 U(-bound, bound) 中隨機采樣初始化（具體看介紹kaiming的內容：Delving deep into rectifiers: Surpassing human-level performance on ImageNet classification - He, K. et al. (2015)）
其中：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PyTorch框架学习十一——网络层权值初始化的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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