GradScaler¶

class paddle.amp. GradScaler ( enable=True, init_loss_scaling=32768.0, incr_ratio=2.0, decr_ratio=0.5, incr_every_n_steps=1000, decr_every_n_nan_or_inf=2, use_dynamic_loss_scaling=True ) [源代码] ¶

GradScaler用于动态图模式下的"自动混合精度"的训练。它控制loss的缩放比例，有助于避免浮点数溢出的问题。这个类具有 scale()、 unscale_()、 step()、 update()、 ``minimize()``和参数的``get()/set()``等方法。

scale() 用于让loss乘上一个缩放的比例。 unscale_() 用于让loss除去一个缩放的比例。 step() 与 optimizer.step() 类似，执行参数的更新，不更新缩放比例loss_scaling。 update() 更新缩放比例。 minimize() 与 optimizer.minimize() 类似，执行参数的更新，同时更新缩放比例loss_scaling，等效与``step()``+``update()``。

通常，GradScaler和 paddle.amp.auto_cast 一起使用，来实现动态图模式下的"自动混合精度"。

参数¶

enable (bool, 可选) - 是否使用loss scaling。默认值为True。

init_loss_scaling (float, 可选) - 初始loss scaling因子。默认值为32768.0。

incr_ratio (float, 可选) - 增大loss scaling时使用的乘数。默认值为2.0。

decr_ratio (float, 可选) - 减小loss scaling时使用的小于1的乘数。默认值为0.5。

incr_every_n_steps (int, 可选) - 连续n个steps的梯度都是有限值时，增加loss scaling。默认值为1000。

decr_every_n_nan_or_inf (int, 可选) - 累计出现n个steps的梯度为nan或者inf时，减小loss scaling。默认值为2。

use_dynamic_loss_scaling (bool, 可选) - 是否使用动态的loss scaling。如果不使用，则使用固定的loss scaling；如果使用，则会动态更新loss scaling。默认值为True。

返回¶

一个GradScaler对象。

代码示例¶

          import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])

with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)

scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.minimize(optimizer, scaled)  # update parameters
optimizer.clear_grad()

         

scale(var)¶

将Tensor乘上缩放因子，返回缩放后的输出。如果这个 GradScaler 的实例不使用loss scaling，则返回的输出将保持不变。

参数

var (Tensor) - 需要进行缩放的Tensor。

返回

缩放后的Tensor或者原Tensor。

代码示例

           import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])

with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)

scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.minimize(optimizer, scaled)  # update parameters
optimizer.clear_grad()

          

minimize(optimizer, *args, **kwargs)¶

这个函数与 optimizer.minimize() 类似，用于执行参数更新。如果参数缩放后的梯度包含NAN或者INF，则跳过参数更新。否则，首先让缩放过梯度的参数取消缩放，然后更新参数。最终，更新loss scaling的比例。

参数

optimizer (Optimizer) - 用于更新参数的优化器。

args - 参数，将会被传递给 optimizer.minimize() 。

kwargs - 关键词参数，将会被传递给 optimizer.minimize() 。

代码示例

           import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])

with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)

scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.minimize(optimizer, scaled)  # update parameters
optimizer.clear_grad()

          

step(optimizer)¶

这个函数与 optimizer.step() 类似，用于执行参数更新。如果参数缩放后的梯度包含NAN或者INF，则跳过参数更新。否则，首先让缩放过梯度的参数取消缩放，然后更新参数。该函数与 update() 函数一起使用，效果等同于 minimize()。

参数

optimizer (Optimizer) - 用于更新参数的优化器。

代码示例

           import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])
with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)
scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.step(optimizer)       # update parameters
scaler.update()              # update the loss scaling ratio
optimizer.clear_grad()

          

update()¶

更新缩放比例。

代码示例

           import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])
with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)
scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.step(optimizer)       # update parameters
scaler.update()              # update the loss scaling ratio
optimizer.clear_grad()

          

unscale_(optimizer)¶

将参数的梯度除去缩放比例。如果在 step() 调用前调用 unscale_()，则 step() 不会重复调用 unscale()，否则 step() 将先执行 unscale_() 再做参数更新。 minimize() 用法同上。

参数

optimizer (Optimizer) - 用于更新参数的优化器。

代码示例

           import paddle

model = paddle.nn.Conv2D(3, 2, 3, bias_attr=True)
optimizer = paddle.optimizer.SGD(learning_rate=0.01, parameters=model.parameters())
scaler = paddle.amp.GradScaler(init_loss_scaling=1024)
data = paddle.rand([10, 3, 32, 32])
with paddle.amp.auto_cast():
    conv = model(data)
    loss = paddle.mean(conv)
scaled = scaler.scale(loss)  # scale the loss
scaled.backward()            # do backward
scaler.unscale_(optimizer)    # unscale the parameter
scaler.step(optimizer)
scaler.update()
optimizer.clear_grad()

          

is_enable()¶

判断是否开启loss scaling策略。

返回

bool，采用loss scaling策略返回True，否则返回False。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
enable = scaler.is_enable()
print(enable) # True

          

is_use_dynamic_loss_scaling()¶

判断是否动态调节loss scaling的缩放比例。

返回

bool，动态调节loss scaling缩放比例返回True，否则返回False。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
use_dynamic_loss_scaling = scaler.is_use_dynamic_loss_scaling()
print(use_dynamic_loss_scaling) # True

          

get_init_loss_scaling()¶

返回初始化的loss scaling缩放比例。

返回

float，初始化的loss scaling缩放比例。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
init_loss_scaling = scaler.get_init_loss_scaling()
print(init_loss_scaling) # 1024

          

set_init_loss_scaling(new_init_loss_scaling)¶

利用输入的new_init_loss_scaling对初始缩放比例参数init_loss_scaling重新赋值。

参数

new_init_loss_scaling (float) - 用于更新缩放比例的参数。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
print(scaler.get_init_loss_scaling()) # 1024
new_init_loss_scaling = 1000
scaler.set_init_loss_scaling(new_init_loss_scaling)
print(scaler.get_init_loss_scaling()) # 1000

          

get_incr_ratio()¶

返回增大loss scaling时使用的乘数。

返回

float，增大loss scaling时使用的乘数。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
incr_ratio = scaler.get_incr_ratio()
print(incr_ratio) # 2.0

          

set_incr_ratio(new_incr_ratio)¶

利用输入的new_incr_ratio对增大loss scaling时使用的乘数重新赋值。

参数

new_incr_ratio (float) - 用于更新增大loss scaling时使用的乘数，该值需>1.0。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
print(scaler.get_incr_ratio()) # 2.0
new_incr_ratio = 3.0
scaler.set_incr_ratio(new_incr_ratio)
print(scaler.get_incr_ratio()) # 3.0

          

get_decr_ratio()¶

返回缩小loss scaling时使用的乘数。

返回

float，缩小loss scaling时使用的乘数。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
decr_ratio = scaler.get_decr_ratio()
print(decr_ratio) # 0.5

          

set_decr_ratio(new_decr_ratio)¶

利用输入的new_decr_ratio对缩小loss scaling时使用的乘数重新赋值。

参数

new_decr_ratio (float) - 用于更新缩小loss scaling时使用的乘数，该值需<1.0。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
print(scaler.get_decr_ratio()) # 0.5
new_decr_ratio = 0.1
scaler.set_decr_ratio(new_decr_ratio)
print(scaler.get_decr_ratio()) # 0.1

          

get_incr_every_n_steps()¶

连续n个steps的梯度都是有限值时，增加loss scaling，返回对应的值n。

返回

int，参数incr_every_n_steps。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
incr_every_n_steps = scaler.get_incr_every_n_steps()
print(incr_every_n_steps) # 1000

          

set_incr_every_n_steps(new_incr_every_n_steps)¶

利用输入的new_incr_every_n_steps对参数incr_every_n_steps重新赋值。

参数

new_incr_every_n_steps (int) - 用于更新参数incr_every_n_steps。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
print(scaler.get_incr_every_n_steps()) # 1000
new_incr_every_n_steps = 2000
scaler.set_incr_every_n_steps(new_incr_every_n_steps)
print(scaler.get_incr_every_n_steps()) # 2000

          

get_decr_every_n_nan_or_inf()¶

累计出现n个steps的梯度为nan或者inf时，减小loss scaling，返回对应的值n。

返回

int，参数decr_every_n_nan_or_inf。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
decr_every_n_nan_or_inf = scaler.get_decr_every_n_nan_or_inf()
print(decr_every_n_nan_or_inf) # 2

          

set_decr_every_n_nan_or_inf(new_decr_every_n_nan_or_inf)¶

利用输入的new_decr_every_n_nan_or_inf对参数decr_every_n_nan_or_inf重新赋值。

参数

new_decr_every_n_nan_or_inf (int) - 用于更新参数decr_every_n_nan_or_inf。

代码示例

           import paddle
scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
print(scaler.get_decr_every_n_nan_or_inf()) # 2
new_decr_every_n_nan_or_inf = 3
scaler.set_decr_every_n_nan_or_inf(new_decr_every_n_nan_or_inf)
print(scaler.get_decr_every_n_nan_or_inf()) # 3

          

state_dict()¶

以字典的形式存储GradScaler对象的状态参数，如果该对象的enable为False，则返回一个空的字典。

返回

dict，字典存储的参数包括：scale(tensor):loss scaling因子、incr_ratio(float):增大loss scaling时使用的乘数、decr_ratio(float):减小loss scaling时使用的小于1的乘数、incr_every_n_steps(int):连续n个steps的梯度都是有限值时，增加loss scaling、decr_every_n_nan_or_inf(int):累计出现n个steps的梯度为nan或者inf时，减小loss scaling、incr_count(int):连续未跳过参数更新的次数、decr_count(int):连续跳过参数更新的次数、use_dynamic_loss_scaling(bool):是否使用动态loss scaling策略。

代码示例

           import paddle

scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
scaler_state = scaler.state_dict()

          

load_state_dict(state_dict)¶

利用输入的state_dict设置或更新GradScaler对象的属性参数。

参数

state_dict (dict) - 用于设置或更新GradScaler对象的属性参数，dict需要是``GradScaler.state_dict()``的返回值。

代码示例

           import paddle

scaler = paddle.amp.GradScaler(enable=True,
                               init_loss_scaling=1024,
                               incr_ratio=2.0,
                               decr_ratio=0.5,
                               incr_every_n_steps=1000,
                               decr_every_n_nan_or_inf=2,
                               use_dynamic_loss_scaling=True)
scaler_state = scaler.state_dict()
scaler.load_state_dict(scaler_state)

          

使用本API的教程文档¶

自动混合精度训练（AMP）