TORCH.NN V PYTORCH

PyTorch poskytuje modul torch.nn, ktorý nám pomáha pri vytváraní a trénovaní neurónovej siete. Najprv natrénujeme základnú neurónovú sieť na dátovom súbore MNIST bez použitia akýchkoľvek funkcií z týchto modelov. Použijeme iba základnú funkciu tenzora PyTorch a potom postupne pridávame jednu funkciu z torch.nn.

torch.nn nám poskytuje oveľa viac tried a modulov na implementáciu a trénovanie neurónovej siete.

Balík nn obsahuje nasledujúce moduly a triedy:

Áno nie	Trieda a Modul	Popis
1.	pochodeň.nn.Parameter	Je to typ tenzora, ktorý treba považovať za parameter modulu.
2.	Kontajnery
1) baterka.nn.Modul	Je to základná trieda pre všetky moduly neurónových sietí.
2) baterka.nn.Sekvenčné	Je to sekvenčný kontajner, do ktorého sa budú pridávať moduly v rovnakom poradí, ako sa odovzdávajú v konštruktore.
3) torch.nn.ModuleList	Toto bude obsahovať podmoduly v zozname.
4) baterka.nn.ModuleDict	Toto bude obsahovať podmoduly v adresári.
5) torch.nn.ParameterList	Toto bude obsahovať parametre v zozname.
6) horák.nn.parameterDict	Toto bude obsahovať parametre v adresári.
3.	Konvolučné vrstvy
1) pochodeň.nn.Conv1d	Tento balík sa použije na aplikáciu 1D konvolúcie cez vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
2) pochodeň.nn.Conv2d	Tento balík sa použije na aplikáciu 2D konvolúcie cez vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
3) pochodeň.nn.Conv3d	Tento balík sa použije na aplikáciu 3D konvolúcie cez vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
4) torch.nn.ConvTranspose1d	Tento balík sa použije na aplikáciu 1D transponovaného konvolučného operátora na vstupný obraz zložený z niekoľkých vstupných rovín.
5) torch.nn.ConvTranspose2d	Tento balík sa použije na aplikáciu 2D transponovaného konvolučného operátora na vstupný obraz zložený z niekoľkých vstupných rovín.
6) torch.nn.ConvTranspose3d	Tento balík sa použije na aplikáciu 3D transponovaného konvolučného operátora na vstupný obraz zložený z niekoľkých vstupných rovín.
7) pochodeň.nn.Rozvinúť	Používa sa na extrakciu posuvných lokálnych blokov z dávkového vstupného tenzora.
8) baterka.nn.Zložiť	Používa sa na spojenie radu posuvných lokálnych blokov do veľkého obsahujúceho tenzora.
4.	Združovacie vrstvy
1) baterka.nn.MaxPool1d	Používa sa na aplikáciu 1D max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
2) baterka.nn.MaxPool2d	Používa sa na aplikáciu 2D max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
3) baterka.nn.MaxPool3d	Používa sa na aplikáciu 3D max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
4) baterka.nn.MaxUnpool1d	Používa sa na výpočet čiastočnej inverznej hodnoty MaxPool1d.
5) baterka.nn.MaxUnpool2d	Používa sa na výpočet čiastočnej inverznej hodnoty MaxPool2d.
6) baterka.nn.MaxUnpool3d	Používa sa na výpočet čiastočnej inverznej hodnoty MaxPool3d.
7) torch.nn.AvgPool1d	Používa sa na aplikáciu 1D priemernej združovania na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
8) torch.nn.AvgPool2d	Používa sa na aplikáciu 2D priemernej združovania na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
9) torch.nn.AvgPool3d	Používa sa na aplikáciu 3D priemernej združovania na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
10) torch.nn.FractionalMaxPool2d	Používa sa na aplikovanie 2D frakčného maxima na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
11) baterka.nn.LPPool1d	Používa sa na aplikáciu 1D združovania priemerného výkonu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
12) baterka.nn.LPPool2d	Používa sa na aplikáciu 2D združovania priemerného výkonu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
13) baterka.nn.AdavtiveMaxPool1d	Používa sa na aplikáciu 1D adaptívneho max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
14) baterka.nn.AdavtiveMaxPool2d	Používa sa na aplikáciu 2D adaptívneho max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
15) torch.nn.AdavtiveMaxPool3d	Používa sa na aplikáciu 3D adaptívneho max poolingu na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
16) torch.nn.AdavtiveAvgPool1d	Používa sa na aplikáciu 1D adaptívneho priemeru na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
17) torch.nn.AdavtiveAvgPool2d	Používa sa na aplikáciu 2D adaptívneho priemeru na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
18) torch.nn.AdavtiveAvgPool3d	Používa sa na aplikáciu 3D adaptívneho priemeru na vstupný signál zložený z niekoľkých vstupných rovín.
5.	Výplňové vrstvy
1) baterka.nn.ReflectionPad1d	Doplní vstupný tenzor pomocou odrazu vstupnej hranice.
2) baterka.nn.ReflactionPad2d	Doplní vstupný tenzor pomocou odrazu vstupnej hranice.
3) torch.nn.ReplicationPad1	Vyplní vstupný tenzor pomocou replikácie vstupnej hranice.
4) torch.nn.ReplicationPad2d	Vyplní vstupný tenzor pomocou replikácie vstupnej hranice.
5) torch.nn.ReplicationPad3d	Vyplní vstupný tenzor pomocou replikácie vstupnej hranice.
6) baterka.nn.ZeroPad2d	Hranice vstupného tenzora vyplní nulou.
7) baterka.nn.ConstantPad1d	Doplní hranice vstupného tenzora konštantnou hodnotou.
8) baterka.nn.ConstantPad2d	Doplní hranice vstupného tenzora konštantnou hodnotou.
9) baterka.nn.ConstantPad3d	Doplní hranice vstupného tenzora konštantnou hodnotou.
6.	Nelineárne aktivácie (vážený súčet, nelinearita)
1) baterka.nn.ELU	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch: ELU(x)=max(0,x)+min(0,α*(exp(x)-1))
2) baterka.nn.Hardshrink	Používa sa na aplikáciu funkcie tvrdého zmršťovania po prvkoch:
3) pochodeň.nn.LeakyReLU	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch: LeakyReLu(x)=max(0,x) +negative_slope*min(0,x)
4) torch.nn.LogSigmoid	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch:
5) baterka.nn.MultiheadPozor	Používa sa na umožnenie modelu venovať sa informáciám z rôznych reprezentačných podpriestorov
6) pochodeň.nn.PReLU	Použije sa na aplikáciu funkcie po prvkoch: PReLU(x)=max(0,x)+a*min(0,x)
7) pochodeň.nn.ReLU	Použije sa na použitie prvkov funkcie rektifikovanej lineárnej jednotky: ReLU(x)=max(0,x)
8) baterka.nn.ReLU6	Použije sa na aplikáciu funkcie po prvkoch: ReLU6(x)=min(max(0,x),6)
9) pochodeň.nn.RReLU	Použije sa na aplikáciu náhodnej netesnej funkcie rektifikovaných lineárnych jednotiek, po prvkoch, ako je opísané v článku:
10) pochodeň.nn.SELU	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako: SELU(x)=mierka(max(0,x)+ min(0,a(exp(x)-1))) Tu α= 1,6732632423543772848170429916717 a mierka = 1,0507009873554804934193349852946.
11) pochodeň.nn.CIEĽ	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako:
12) pochodeň.nn.Sigmoid	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako:
13) baterka.nn.Softplus	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako:
14) baterka.nn.Softshrink	Používa sa na aplikáciu funkcie mäkkého zmršťovania po jednotlivých prvkoch ako:
15) torch.nn.Softsign	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako:
16) pochodeň.nn.Tanh	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako:
17) pochodeň.nn.Tanhshrink	Použije sa na použitie funkcie po prvkoch ako: Tanhshrink(x)=x-Tanh(x)
18) baterka.nn.Threshold	Používa sa na prahové hodnoty každého prvku vstupného tenzora. Prah je definovaný ako:
7.	Nelineárne aktivácie (iné)
1) baterka.nn.Softmin	Používa sa na aplikáciu funkcie softmin na n-rozmerný vstup Tensor, aby sa zmenila ich mierka. Potom prvky n-rozmerného výstupu Tensor ležia v rozsahu 0, 1 a súčet do 1. Softmin je definovaný ako:
2) horák.nn.Softmax	Používa sa na aplikáciu funkcie softmax na n-rozmerný vstup Tensor, aby sa zmenila ich mierka. Potom prvky n-rozmerného výstupu Tensor ležia v rozsahu 0, 1 a súčet do 1. Softmax je definovaný ako:
3) baterka.nn.Softmax2d	Používa sa na aplikáciu funkcií SoftMax na každé priestorové umiestnenie.
4) baterka.nn.LogSoftmax	Používa sa na aplikáciu funkcie LogSoftmax na n-rozmerný vstup Tensor. Funkciu LofSoftmax možno definovať ako:
5) torch.nn.AdaptiveLogSoftmaxWithLoss	Je to stratégia pre tréning modelov s veľkými výstupnými priestormi. Je veľmi efektívny, keď je distribúcia štítkov značne nevyvážená
8.	Normalizačné vrstvy
1) horák.nn.BatchNorm1d	Používa sa na aplikáciu dávkovej normalizácie cez 2D alebo 3D vstupy.
2) torch.nn.BatchNorm2d	Používa sa na aplikáciu dávkovej normalizácie cez 4D.
3) torch.nn.BatchNorm3d	Používa sa na aplikáciu dávkovej normalizácie cez 5D vstupy.
4) baterka.nn.GroupNorm	Používa sa na aplikáciu skupinovej normalizácie na mini-dávku vstupov.
5) torch.nn.SyncBatchNorm	Používa sa na aplikáciu dávkovej normalizácie na n-rozmerné vstupy.
6) horák.nn.InstanceNorm1d	Používa sa na aplikáciu normalizácie inštancie na 3D vstup.
7) horák.nn.InstanceNorm2d	Používa sa na aplikáciu normalizácie inštancie na 4D vstup.
8) baterka.nn.InstanceNorm3d	Používa sa na aplikáciu normalizácie inštancie na 5D vstup.
9) horák.nn.LayerNorm	Používa sa na aplikáciu normalizácie vrstiev na mini-dávku vstupov.
10) torch.nn.LocalResponseNorm	Používa sa na aplikáciu normalizácie lokálnej odozvy na vstupný signál, ktorý sa skladá z niekoľkých vstupných rovín, kde kanál zaberá druhý rozmer.
9.	Opakujúce sa vrstvy
1) pochodeň.nn.RNN	Používa sa na aplikáciu viacvrstvového Elman RNN s tanh alebo ReLU nelinearitou na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii: h_t=tanh(W_ichX_t+b_ich+W_hht_t-1+b_hh)
2) baterka.nn.LSTM	Používa sa na aplikáciu viacvrstvovej dlhodobej krátkodobej pamäte (LSTM) RNN na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii:
3) pochodeň.nn.GRU	Používa sa na aplikáciu viacvrstvovej hradlovej rekurentnej jednotky (GRU) RNN na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii:
4) pochodeň.nn.RNNCell	Používa sa na aplikáciu bunky Elman RNN s nelinearitou tanh alebo ReLU na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii: h'=tanh(W_ichx+b_ich+W_hhh+b_hh) ReLU sa používa namiesto tanh
5) pochodeň.nn.LSTMCell	Používa sa na aplikáciu bunky dlhej krátkodobej pamäte (LSTM) na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii: Kde σ je sigmoidná funkcia a * je Hadamardov súčin.
6) baterka.nn.GRUCell	Používa sa na aplikáciu bunky hradlovej rekurentnej jednotky (GRU) na vstupnú sekvenciu. Každá vrstva vypočíta nasledujúcu funkciu pre každý prvok vo vstupnej sekvencii:
10.	Lineárne vrstvy
1) pochodeň.nn.Identita	Je to zástupný operátor identity, ktorý nie je citlivý na argumenty.
2) baterka.nn.Lineárne	Používa sa na aplikáciu lineárnej transformácie na prichádzajúce údaje: y=xA^T+b
3) baterka.nn.Bilineárna	Používa sa na aplikáciu bilineárnej transformácie na prichádzajúce údaje: y=x₁Ax₂+b
jedenásť.	Výpadkové vrstvy
1) baterka.nn.Dropout	Používa sa na regularizáciu a prevenciu spoločnej adaptácie neurónov. Faktorom počas tréningu škáluje výstup. To znamená, že modul počas vyhodnocovania vypočítava funkciu identity.
2) baterka.nn.Dropout2d	Ak sú susedné pixely v mapách prvkov korelované, potom torch.nn.Dropout neupraví aktivácie a zníži efektívnu rýchlosť učenia. V tomto prípade sa torch.nn.Dropout2d() používa na podporu nezávislosti medzi mapami prvkov.
3) baterka.nn.Dropout3d	Ak sú susedné pixely v mapách prvkov korelované, potom torch.nn.Dropout neupraví aktivácie a zníži efektívnu rýchlosť učenia. V tomto prípade sa torch.nn.Dropout2d () používa na podporu nezávislosti medzi mapami objektov.
4) baterka.nn.AlphaDropout	Používa sa na aplikáciu Alpha Dropout nad vstupom. Alpha Dropout je typ Dropout, ktorý si zachováva samonormalizačnú vlastnosť.
12.	Riedke vrstvy
1) baterka.nn.Vloženie	Používa sa na ukladanie vložených slov a ich získavanie pomocou indexov. Vstupom pre modul je zoznam indexov a výstupom je zodpovedajúce vloženie slova.
2) baterka.nn.EmbeddingBag	Používa sa na výpočet súčtu alebo priemeru „vreciek“ vkladania bez vytvárania inštancie stredného vloženia.
13.	Funkcia vzdialenosti
1) pochodeň.nn.CosinePodobnosť	Vráti kosínusovú podobnosť medzi x1 a x2, vypočítanú podľa dim.
2) baterka.nn.PairwiseDistance	Vypočítava dávkovo párovú vzdialenosť medzi vektormi v1, v2 pomocou p-normy:
14.	Stratová funkcia
1) pochodeň.nn.L1Strata	Používa sa na kritérium, ktoré meria strednú absolútnu chybu medzi každým prvkom na vstupe x a cieľom y. Nezníženú stratu možno opísať takto: l(x,y)=L={l₁,...,l_n},l_n=\|x_n-a_n\|, Kde N je veľkosť šarže.
2) baterka.nn.MSELoss	Používa sa na kritérium, ktoré meria strednú štvorcovú chybu medzi každým prvkom na vstupe x a cieľom y. Nezníženú stratu možno opísať takto: l(x,y)=L={l₁,...,l_n},l_n=(x_n-a_n)², Kde N je veľkosť šarže.
3) torch.nn.CrossEntropyLoss	Toto kritérium kombinuje nn.LogSoftmax() a nn.NLLLoss() do jednej jedinej triedy. Je to užitočné, keď trénujeme klasifikačný problém s triedami C.
4) baterka.nn.CTCLoss	Strata Connectionist Temporal Classification počíta stratu medzi súvislým časovým radom a cieľovou sekvenciou.
5) pochodeň.nn.NLLLoss	Strata negatívnej logaritmickej pravdepodobnosti sa používa na trénovanie klasifikačného problému s triedami C.
6) pochodeň.nn.PoissonNLLLoss	Záporná logaritmická pravdepodobnostná strata s Poissonovým rozdelením t cieľ~Poisson(vstup)strata(vstup,cieľ)=vstupný-cieľ*log(cieľ!)cieľ.
7) pochodeň.nn.KLDivLoss	Je to užitočná miera vzdialenosti pre spojitú distribúciu a je tiež užitočná, keď vykonávame priamu regresiu cez priestor spojitej distribúcie výstupu.
8) horák.nn.BCELoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré meria binárnu krížovú entropiu medzi cieľom a výstupom. Nezníženú stratu možno opísať takto: l(x,y)=L={l₁,...,l_n},l_n=-v_n[a_nlogx_n+ (1-r_n)log(1-x_n)], Kde N je veľkosť šarže.
9) pochodeň.nn.BCCEWithLogitsLoss	Spája sigmoidnú vrstvu a BCELoss v jednej triede. Kombináciou operácie do jednej vrstvy môžeme využiť trik log-sum-exp na numerickú stabilitu.
10) torch.nn.MarginRankingLoss	Vytvára kritérium, ktoré meria stratu daných vstupov x1, x2, dvoch 1D mini-batch tenzorov a štítkového 1D mini-batch tenzora y, ktoré obsahujú 1 alebo -1. Stratová funkcia pre každú vzorku v minidávke je nasledovná: strata(x,y)=max(0,-y*(x₁-X₂)+marža
11) torch.nn.HingeEmbeddingLoss	HingeEmbeddingLoss meria stratu daného vstupného tenzora x a označenia tenzora y, ktoré obsahujú 1 alebo -1. Používa sa na meranie, či sú dva vstupy podobné alebo rozdielne. Stratová funkcia je definovaná ako:
12) baterka.nn.MultiLabelMarginLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré optimalizuje stratu závesu viacerých tried medzi vstupom x a výstupom y.
13) baterka.nn.SmoothL1Loss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré používa druhú mocninu, ak absolútna chyba prvkov klesne pod 1 a inak výraz L1. Je tiež známa ako Huberova strata:
14) torch.nn.SoftMarginLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré optimalizuje logistickú stratu klasifikácie dvoch tried medzi vstupným tenzorom x a cieľovým tenzorom y, ktoré obsahujú 1 alebo -1.
15) torch.nn.MultiLabelSoftMarginLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré optimalizuje stratu viacerých značiek jedna proti všetkým na základe maximálnej entropie medzi vstupom x a cieľovou veľkosťou y (N, C).
16) torch.nn.CosineEmbeddingLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré meria stratu daných vstupných tenzorov x1, x2 a tenzorového označenia y s hodnotami 1 alebo -1. Používa sa na meranie, či sú dva vstupy podobné alebo odlišné, pomocou kosínusovej vzdialenosti.
17) baterka.nn.MultiMarginLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré optimalizuje stratu závesu klasifikácie viacerých tried medzi vstupom x a výstupom y.
18) torch.nn.TripletMarginLoss	Používa sa na vytvorenie kritéria, ktoré meria tripletovú stratu daného vstupného tenzora x1, x2, x3 a maržu s hodnotou väčšou ako 0. Používa sa na meranie relatívnej podobnosti medzi vzorkami. Trojica sa skladá z kotvy, pozitívneho príkladu a negatívneho príkladu. L(a,p,n)=max{d(a_i,s_i)-d(a_i,n_i)+marža,0}
pätnásť.	Vrstvy videnia
1) baterka.nn.PixelShuffle	Používa sa na preusporiadanie prvkov v tenzore tvaru (,C×r²,H,W) na tenzor tvaru (,C,H×r,W,r)
2) baterka.nn.Upsample	Používa sa na prevzorkovanie daných viackanálových 1D, 2D alebo 3D dát.
3) torch.nn.upsamplingNearest2d	Používa sa na aplikáciu 2D prevzorkovania najbližšieho suseda na vstupný signál, ktorý sa skladá z viacerých vstupných kanálov.
4) torch.nn.UpsamplingBilinear2d	Používa sa na aplikáciu 2D bilineárneho prevzorkovania na vstupný signál, ktorý sa skladá z viacerých vstupných kanálov.
16.	DataParallel vrstvy (multi-GPU, distribuované)
1) baterka.nn.DataParallel	Používa sa na implementáciu paralelizmu údajov na úrovni modulu.
2) torch.nn.DistributedDataParallel	Používa sa na implementáciu distribuovaného dátového paralelizmu, ktorý je založený na balíku torch.distributed na úrovni modulu.
3) torch.nn.DistributedDataParallelCPU	Používa sa na implementáciu distribuovaného dátového paralelizmu pre CPU na úrovni modulu.
17.	Verejné služby
1) torch.nn.clip_grad_norm_	Používa sa na orezanie normy gradientu iterovateľných parametrov.
2) torch.nn.clip_grad_value_	Používa sa na orezanie normy gradientu iterovateľných parametrov na zadanú hodnotu.
3) torch.nn.parameters_to_vector	Používa sa na prevod parametrov na jeden vektor.
4) torch.nn.vector_to_parameters	Používa sa na prevod jedného vektora na parametre.
5) pochodeň.nn.norma hmotnosti	Používa sa na aplikáciu normalizácie hmotnosti na parameter v danom module.
6) torch.nn.remove_weight_norm	Používa sa na odstránenie normalizácie hmotnosti a preparametrizácie z modulu.
7) pochodeň.nn.spektrálna_norma	Slúži na aplikáciu spektrálnej normalizácie na parameter v danom module.
8) torch.nn.PackedSequence	Použije sa na uchovávanie údajov a zoznamu veľkostí batch_sizes zbalenej sekvencie.
9) torch.nn.pack_padded_sequence	Používa sa na balenie tenzoru obsahujúceho vyplnené sekvencie s premenlivou dĺžkou.
10) torch.nn.pad_packed_sequence	Používa sa na vyplnenie zbalenej dávky sekvencií s premenlivou dĺžkou.
11) torch.nn.pad_sequence	Používa sa na vyplnenie zoznamu tenzorov premenlivej dĺžky s hodnotou vyplnenia.
12) torch.nn.pack_sequence	Používa sa na balenie zoznamu tenzorov s premenlivou dĺžkou
13) torch.nn.remove_spectral_norm	Používa sa na odstránenie spektrálnej normalizácie a reparametrizácie z modulu.