mindspore.nn.RMSProp

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class mindspore.nn.RMSProp(params, learning_rate=0.1, decay=0.9, momentum=0.0, epsilon=1e-10, use_locking=False, centered=False, loss_scale=1.0, weight_decay=0.0)[源代码]

均方根传播(RMSProp)算法的实现。

根据RMSProp算法更新 params。算法详见 讲义 第29页。

公式如下:

\[s_{t+1} = \rho s_{t} + (1 - \rho)(\nabla Q_{i}(w))^2\]
\[m_{t+1} = \beta m_{t} + \frac{\eta} {\sqrt{s_{t+1} + \epsilon}} \nabla Q_{i}(w)\]
\[w = w - m_{t+1}\]

第一个方程计算每个权重的平方梯度的移动平均。然后将梯度除以 \(\sqrt{ms_{t+1} + \epsilon}\)

如果centered为True:

\[g_{t+1} = \rho g_{t} + (1 - \rho)\nabla Q_{i}(w)\]
\[s_{t+1} = \rho s_{t} + (1 - \rho)(\nabla Q_{i}(w))^2\]
\[m_{t+1} = \beta m_{t} + \frac{\eta} {\sqrt{s_{t+1} - g_{t+1}^2 + \epsilon}} \nabla Q_{i}(w)\]
\[w = w - m_{t+1}\]

其中 \(w\) 代表待更新的网络参数 params\(g_{t+1}\) 是平均梯度。 \(s_{t+1}\) 是均方梯度。 \(m_{t+1}\) 是moment,w 的delta。 \(\rho\) 代表 decay\(\beta\) 是动量项,表示 momentum\(\epsilon\) 是平滑项,可以避免除以零,表示 epsilon\(\eta\) 是学习率,表示 learning_rate\(\nabla Q_{i}(w)\) 是梯度,表示 gradients\(t\) 表示当前step。

说明

  • 在参数未分组时,优化器配置的 weight_decay 应用于名称不含”beta”或”gamma”的网络参数。

  • 用户可以分组调整权重衰减策略。分组时,每组网络参数均可配置 weight_decay 。若未配置,则该组网络参数使用优化器中配置的 weight_decay

参数:
  • params (Union[list[Parameter], list[dict]]) - 必须是 Parameter 组成的列表或字典组成的列表。当列表元素是字典时,字典的键可以是”params”、”lr”、”weight_decay”、”grad_centralization”和”order_params”:

    • params - 必填。当前组别的权重,该值必须是 Parameter 列表。

    • lr - 可选。如果键中存在”lr”,则使用对应的值作为学习率。如果没有,则使用优化器中的参数 learning_rate 作为学习率。支持固定和动态学习率。

    • weight_decay - 可选。如果键中存在”weight_decay”,则使用对应的值作为权重衰减值。如果没有,则使用优化器中配置的 weight_decay 作为权重衰减值。 值得注意的是, weight_decay 可以是常量,也可以是Cell类型。Cell类型的weight decay用于实现动态weight decay算法。动态权重衰减和动态学习率相似, 用户需要自定义一个输入为global step的weight_decay_schedule。在训练的过程中,优化器会调用WeightDecaySchedule的实例来获取当前step的weight decay值。

    • grad_centralization - 可选。如果键中存在”grad_centralization”,则使用对应的值,该值必须为布尔类型。如果没有,则认为 grad_centralization 为False。该参数仅适用于卷积层。

    • order_params - 可选。值的顺序是参数更新的顺序。当使用参数分组功能时,通常使用该配置项保持 parameters 的顺序以提升性能。如果键中存在”order_params”,则会忽略该组配置中的其他键。”order_params”中的参数必须在某一组 params 参数中。

  • learning_rate (Union[float, int, Tensor, Iterable, LearningRateSchedule]) - 默认值: 0.1

    • float - 固定的学习率。必须大于等于零。

    • int - 固定的学习率。必须大于等于零。整数类型会被转换为浮点数。

    • Tensor - 可以是标量或一维向量。标量是固定的学习率。一维向量是动态的学习率,第i步将取向量中第i个值作为学习率。

    • Iterable - 动态的学习率。第i步将取迭代器第i个值作为学习率。

    • LearningRateSchedule - 动态的学习率。在训练过程中,优化器将使用步数(step)作为输入,调用 LearningRateSchedule 实例来计算当前学习率。

  • decay (float) - 衰减率。必须大于等于0。默认值: 0.9

  • momentum (float) - float类型的超参数,表示移动平均的动量(momentum)。必须大于等于0。默认值: 0.0

  • epsilon (float) - 将添加到分母中,以提高数值稳定性。取值大于0。默认值: 1e-10

  • use_locking (bool) - 是否对参数更新加锁保护。默认值: False

  • centered (bool) - 如果为True,则梯度将通过梯度的估计方差进行归一。默认值: False

  • loss_scale (float) - 梯度缩放系数,必须大于0.0。如果 loss_scale 是整数,它将被转换为浮点数。通常使用默认值,仅当训练时使用了 FixedLossScaleManager,且 FixedLossScaleManagerdrop_overflow_update 属性配置为 False 时,此值需要与 FixedLossScaleManager 中的 loss_scale 相同。有关更多详细信息,请参阅 mindspore.amp.FixedLossScaleManager。默认值: 1.0

  • weight_decay (Union[float, int, Cell]) - 权重衰减(L2 penalty)。默认值: 0.0

    • float: 固定值,必须大于或者等于0。

    • int: 固定值,必须大于或者等于0,会被转换成float。

    • Cell: 动态weight decay。在训练过程中,优化器会使用步数(step)作为输入,调用该Cell实例来计算当前weight decay值。

输入:
  • gradients (tuple[Tensor]) - params 的梯度,shape与 params 相同。

输出:

Tensor[bool],值为 True

异常:
  • TypeError - learning_rate 不是int、float、Tensor、Iterable或LearningRateSchedule。

  • TypeError - decaymomentumepsilonloss_scale 不是float。

  • TypeError - parameters 的元素不是Parameter或字典。

  • TypeError - weight_decay 不是float或int。

  • TypeError - use_lockingcentered 不是bool。

  • ValueError - epsilon 小于或等于0。

  • ValueError - decaymomentum 小于0。

支持平台:

Ascend GPU CPU

样例:

>>> import mindspore as ms
>>> from mindspore import nn
>>>
>>> # Define the network structure of LeNet5. Refer to
>>> # https://gitee.com/mindspore/docs/blob/r2.3.q1/docs/mindspore/code/lenet.py
>>> net = LeNet5()
>>> #1) All parameters use the same learning rate and weight decay
>>> optim = nn.RMSProp(params=net.trainable_params(), learning_rate=0.1)
>>>
>>> #2) Use parameter groups and set different values
>>> conv_params = list(filter(lambda x: 'conv' in x.name, net.trainable_params()))
>>> no_conv_params = list(filter(lambda x: 'conv' not in x.name, net.trainable_params()))
>>> group_params = [{'params': conv_params, 'weight_decay': 0.01, 'grad_centralization':True},
...                 {'params': no_conv_params, 'lr': 0.01},
...                 {'order_params': net.trainable_params()}]
>>> optim = nn.RMSProp(group_params, learning_rate=0.1, weight_decay=0.0)
>>> # The conv_params's parameters will use default learning rate of 0.1 and weight decay of 0.01 and grad
>>> # centralization of True.
>>> # The no_conv_params's parameters will use learning rate of 0.01 and default weight decay of 0.0 and grad
>>> # centralization of False.
>>> # The final parameters order in which the optimizer will be followed is the value of 'order_params'.
>>>
>>> loss = nn.SoftmaxCrossEntropyWithLogits()
>>> model = ms.train.Model(net, loss_fn=loss, optimizer=optim)