小白学习PyTorch教程二动态计算图和GPU支持操作

Posted 2021-06-28 刘润森！

@Author：Runsen

动态计算图

在深度学习中使用 PyTorch 的主要原因之一，是我们可以自动获得定义的函数的梯度/导数。

当我们操作我们的输入时，会自动创建一个计算图。该图显示了如何从输入到输出的动态计算过程。

为了熟悉计算图的概念，下面将为以下函数创建一个：

这里的$x$ 是我们的参数，我们想要优化（最大化或最小化）输出$y$ . 为此，我们想要获得梯度$dy/dx$.

在下面的代码中，我将使用[1,2,3]作输入。

# 只有浮动张量有梯度
x = torch.arange(1,4, dtype=torch.float32, requires_grad=True) 
print("X", x)

# X tensor([1., 2., 3.], requires_grad=True)

现在让我来一步一步地构建计算图，了解每个操作是到底是如何添加到计算图中的。

a = x + 2
b = a ** 2
c = b + 3
y = c.mean()
print("Y", y)
# Y tensor(19.6667, grad_fn=<MeanBackward0>)

使用上面的语句，我们创建了一个类似于下图的计算图（通过tensorboard ）查看：

我们计算 a 基于输入x 和常数2, b是 a平方等等操作。计算图通常以相反的方向可视化（箭头从结果指向输入）。

我们可以通过backward()在最后一个输出上调用函数来对计算图执行反向传播，这样可以，计算了每个具有属性的张量的梯度requires_grad=True：

y.backward()

最后打印x.grad就可以查看对应梯度。

GPU支持操作

在Pytorch中GPU 可以并行执行数以千计的小运算，因此非常适合在神经网络中执行大型矩阵运算。

CPU 与 GPU的区别

CPU	GPU
中央处理器	图形处理单元
几个核心	多核
低延迟	高吞吐量
适合串行处理	适合并行处理
可以一次做一些操作	可以同时进行数千次操作

PyTorch 使用GPU，需要搭建NVIDIA 的CUDA和cuDNN。

下面代码，检查是否有可用的 GPU：

gpu_avail = torch.cuda.is_available()
print("Is the GPU available? %s" % str(gpu_avail))

现在创建一个张量并将其推送到GPU设备：

device = torch.device("cuda") if torch.cuda.is_available() else torch.device("cpu")
print("Device", device)
x = x.to(device)
print("X", x)

# Device cuda
# X tensor([1., 1., 1.], device='cuda:0')

cuda 旁边的零表示这是计算机上的第0个 GPU 设备。因此，PyTorch 还支持多 GPU 系统，

下面将CPU 上的大型矩阵乘法的运行时间与 GPU 上的运算进行比较：

根据系统中的配置而定，GPU加速提高模型的训练速度。