# 比较与torch.nn.BatchNorm1d的差异
[](https://gitee.com/mindspore/docs/blob/r2.3.1/docs/mindspore/source_zh_cn/note/api_mapping/pytorch_diff/BatchNorm1d.md)
## torch.nn.BatchNorm1d
```text
class torch.nn.BatchNorm1d(
num_features,
eps=1e-05,
momentum=0.1,
affine=True,
track_running_stats=True
)(input) -> Tensor
```
更多内容详见[torch.nn.BatchNorm1d](https://pytorch.org/docs/1.8.1/generated/torch.nn.BatchNorm1d.html)。
## mindspore.nn.BatchNorm1d
```text
class mindspore.nn.BatchNorm1d(
num_features,
eps=1e-5,
momentum=0.9,
affine=True,
gamma_init='ones',
beta_init='zeros',
moving_mean_init='zeros',
moving_var_init='ones',
use_batch_statistics=None,
data_format='NCHW'
)(x) -> Tensor
```
更多内容详见[mindspore.nn.BatchNorm1d](https://mindspore.cn/docs/zh-CN/r2.3.1/api_python/nn/mindspore.nn.BatchNorm1d.html)。
## 差异对比
PyTorch：对输入的二维或三维数据进行批归一化。
MindSpore：MindSpore此API实现功能与PyTorch基本一致。MindSpore中momentum参数默认值为0.9，与PyTorch的momentum转换关系为1-momentum，默认值行为与PyTorch相同；训练以及推理时的参数更新策略和PyTorch有所不同。
| 分类 | 子类 | PyTorch | MindSpore | 差异 |
| ---- | ------ | ------------------- | -------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| 参数 | 参数1 | num_features | num_features | - |
| | 参数2 | eps | eps | - |
| | 参数3 | momentum | momentum | 功能一致，但PyTorch中的默认值是0.1，MindSpore中是0.9，与PyTorch的momentum转换关系为1-momentum，默认值行为与PyTorch相同 |
| | 参数4 | affine | affine | - |
| | 参数5 | track_running_stats | use_batch_statistics | 功能一致，不同值对应的默认方式不同 |
| | 参数6 | - | gamma_init | PyTorch无此参数，MindSpore可以初始化参数gamma的值 |
| | 参数7 | - | beta_init | PyTorch无此参数，MindSpore可以初始化参数beta的值 |
| | 参数8 | - | moving_mean_init | PyTorch无此参数，MindSpore可以初始化参数moving_mean的值 |
| | 参数9 | - | moving_var_init | PyTorch无此参数，MindSpore可以初始化参数moving_var的值 |
| | 参数10 | - | data_format | PyTorch无此参数 |
| 输入 | 单输入 | input | x | 接口输入，功能一致，仅参数名不同 |
详细区别如下：
BatchNorm是CV领域比较特殊的正则化方法，它在训练和推理的过程中有着不同计算流程，通常由算子属性控制。MindSpore和PyTorch的BatchNorm在这一点上使用了两种不同的参数组。
- 差异一
`torch.nn.BatchNorm1d` 在不同参数下的状态
|training|track_running_stats|状态|
|----|----|--------------------------------------|
|True|True|期望中训练的状态，running_mean 和 running_var 会跟踪整个训练过程中 batch 的统计特性，而每组输入数据用当前 batch 的 mean 和 var 统计特性做归一化，然后再更新 running_mean 和 running_var。|
|True|False|每组输入数据会根据当前 batch 的统计特性做归一化，但不会有 running_mean 和 running_var 参数了。|
|False|True|期望中推理的状态，BN 使用 running_mean 和 running_var 做归一化，并且不会对其进行更新。|
|False|False|效果同第二点，只不过处于推理状态，不会学习 weight 和 bias 两个参数。一般不采用该状态。|
`mindspore.nn.BatchNorm1d` 在不同参数下的状态
|use_batch_statistics|状态|
|----|--------------------------------------|
|True|期望中训练的状态，moving_mean 和 moving_var 会跟踪整个训练过程中 batch 的统计特性，而每组输入数据用当前 batch 的 mean 和 var 统计特性做归一化，然后再更新 moving_mean 和 moving_var。
|Fasle|期望中推理的状态，BN 使用 moving_mean 和 moving_var 做归一化，并且不会对其进行更新。
|None|自动设置 use_batch_statistics。如果是训练，use_batch_statistics=True，如果是推理，use_batch_statistics=False。
通过比较可以发现，`mindspore.nn.BatchNorm1d` 相比 `torch.nn.BatchNorm1d`，少了两种冗余的状态，仅保留了最常用的训练和推理两种状态。
- 差异二
在PyTorch中，网络默认是训练模式，而MindSpore默认是推理模式（`is_training`为False），需要通过 `net.set_train()` 方法将网络调整为训练模式，此时才会在训练期间去对参数 `mean` 和 `variance` 进行计算，否则，在推理模式下，参数会尝试从checkpoint去加载。
- 差异三
BatchNorm系列算子的momentum参数在MindSpore和PyTorch表示的意义相反，关系为：
$$momentum_{pytorch} = 1 - momentum_{mindspore}$$
### 代码示例
> 两API实现功能一致，用法相同。
```python
# PyTorch
import torch
import numpy as np
from torch import nn, tensor
net = nn.BatchNorm1d(4, affine=False, momentum=0.1)
x = tensor(np.array([[0.7, 0.5, 0.5, 0.6], [0.5, 0.4, 0.6, 0.9]]).astype(np.float32))
output = net(x)
print(output.detach().numpy())
# [[ 0.9995001 0.9980063 -0.998006 -0.99977785]
# [-0.9995007 -0.9980057 0.998006 0.99977785]]
# MindSpore
import numpy as np
import mindspore.nn as nn
from mindspore import Tensor
net = nn.BatchNorm1d(num_features=4, affine=False, momentum=0.9)
net.set_train()
# BatchNorm1d<num_features=4, eps=1e-05, momentum=0.9, gamma=Parameter (name=gamma, shape=(4,), dtype=Float32, requires_grad=False), beta=Parameter (name=beta, shape=(4,), dtype=Float32, requires_grad=False), moving_mean=Parameter (name=mean, shape=(4,), dtype=Float32, requires_grad=False), moving_variance=Parameter (name=variance, shape=(4,),dtype=Float32, requires_grad=False)>
x = Tensor(np.array([[0.7, 0.5, 0.5, 0.6], [0.5, 0.4, 0.6, 0.9]]).astype(np.float32))
output = net(x)
print(output.asnumpy())
# [[ 0.9995001 0.9980063 -0.998006 -0.9997778]
# [-0.9995007 -0.9980057 0.998006 0.9997778]]
```