Pytorch参数初始化--默认与自定义

1. Pytorch module默认初始化

Pytorch 的Module都只带默认的初始化方法,而且初始化会调用此函数,因此我们定义好后,不用手动初始化。

Conv

class _ConvNd(Module):

    __constants__ = ['stride', 'padding', 'dilation', 'groups', 'bias',
                     'padding_mode', 'output_padding', 'in_channels',
                     'out_channels', 'kernel_size']

    def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size, stride,
                 padding, dilation, transposed, output_padding,
                 groups, bias, padding_mode):
        super(_ConvNd, self).__init__()
        if in_channels % groups != 0:
            raise ValueError('in_channels must be divisible by groups')
        if out_channels % groups != 0:
            raise ValueError('out_channels must be divisible by groups')
        self.in_channels = in_channels
        self.out_channels = out_channels
        self.kernel_size = kernel_size
        self.stride = stride
        self.padding = padding
        self.dilation = dilation
        self.transposed = transposed
        self.output_padding = output_padding
        self.groups = groups
        self.padding_mode = padding_mode
        if transposed:
            self.weight = Parameter(torch.Tensor(
                in_channels, out_channels // groups, *kernel_size))
        else:
            self.weight = Parameter(torch.Tensor(
                out_channels, in_channels // groups, *kernel_size))
        if bias:
            self.bias = Parameter(torch.Tensor(out_channels))
        else:
            self.register_parameter('bias', None)
        self.reset_parameters()

    def reset_parameters(self):
        init.kaiming_uniform_(self.weight, a=math.sqrt(5))
        if self.bias is not None:
            fan_in, _ = init._calculate_fan_in_and_fan_out(self.weight)
            bound = 1 / math.sqrt(fan_in)
            init.uniform_(self.bias, -bound, bound)

如上图所示,在__init__中最后一行调用函数reset_parameters进行参数初始化,卷积函数都继承了_ConvNd,因此所有卷积module都自动初始化。

我的Pytorch版本是1.2,此版本的初始化函数还是用的何凯名大神的kaiming_uniform_,真的牛逼。

Linear

class Linear(Module):
    r"""Applies a linear transformation to the incoming data: :math:`y = xA^T + b`

    Args:
        in_features: size of each input sample
        out_features: size of each output sample
        bias: If set to ``False``, the layer will not learn an additive bias.
            Default: ``True``

    Shape:
        - Input: :math:`(N, *, H_{in})` where :math:`*` means any number of
          additional dimensions and :math:`H_{in} = \text{in\_features}`
        - Output: :math:`(N, *, H_{out})` where all but the last dimension
          are the same shape as the input and :math:`H_{out} = \text{out\_features}`.

    Attributes:
        weight: the learnable weights of the module of shape
            :math:`(\text{out\_features}, \text{in\_features})`. The values are
            initialized from :math:`\mathcal{U}(-\sqrt{k}, \sqrt{k})`, where
            :math:`k = \frac{1}{\text{in\_features}}`
        bias:   the learnable bias of the module of shape :math:`(\text{out\_features})`.
                If :attr:`bias` is ``True``, the values are initialized from
                :math:`\mathcal{U}(-\sqrt{k}, \sqrt{k})` where
                :math:`k = \frac{1}{\text{in\_features}}`

    Examples::

        >>> m = nn.Linear(20, 30)
        >>> input = torch.randn(128, 20)
        >>> output = m(input)
        >>> print(output.size())
        torch.Size([128, 30])
    """
    __constants__ = ['bias', 'in_features', 'out_features']

    def __init__(self, in_features, out_features, bias=True):
        super(Linear, self).__init__()
        self.in_features = in_features
        self.out_features = out_features
        self.weight = Parameter(torch.Tensor(out_features, in_features))
        if bias:
            self.bias = Parameter(torch.Tensor(out_features))
        else:
            self.register_parameter('bias', None)
        self.reset_parameters()

    def reset_parameters(self):
        init.kaiming_uniform_(self.weight, a=math.sqrt(5))
        if self.bias is not None:
            fan_in, _ = init._calculate_fan_in_and_fan_out(self.weight)
            bound = 1 / math.sqrt(fan_in)
            init.uniform_(self.bias, -bound, bound)

如上图所示,全连接的初始化方法和卷积也是一样的。

2. 自定义

pytorch中提供了多种初始化函数:

可以使用apply()函数初始化,也可以自行对每一个参数初始化:

def weights_init(m):
    classname=m.__class__.__name__
    if classname.find('Conv') != -1:
        xavier(m.weight.data)
        xavier(m.bias.data)
net = Net()
net.apply(weights_init) #apply函数会递归地搜索网络内的所有module并把参数表示的函数应用到所有的module上。   
def weights_init(m):
    if isinstance(m, nn.Conv2d):
        xavier(m.weight.data)
        xavier(m.bias.data)     

Reference

[1] PyTorch学习系列(九)——参数_初始化
[2] 【pytorch参数初始化】 pytorch默认参数初始化以及自定义参数初始化

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