RMSProp¶

class paddle.optimizer. RMSProp ( learning_rate, rho=0.95, epsilon=1e-06, momentum=0.0, centered=False, parameters=None, weight_decay=None, grad_clip=None, name=None ) [源代码] ¶

均方根传播（RMSProp）法，是一种未发表的，自适应学习率的方法。原演示幻灯片中的第 29 张提出了 RMSProp 。等式如下所示：

\[\begin{split}r(w, t) & = \rho r(w, t-1) + (1 - \rho)(\nabla Q_{i}(w))^2\\ w & = w - \frac{\eta} {\sqrt{r(w,t) + \epsilon}} \nabla Q_{i}(w)\end{split}\]

第一个等式计算每个权重平方梯度的移动平均值，然后将梯度除以 \(sqrtv（w，t）\) 。

\[\begin{split}r(w, t) & = \rho r(w, t-1) + (1 - \rho)(\nabla Q_{i}(w))^2\\ v(w, t) & = \beta v(w, t-1) +\frac{\eta} {\sqrt{r(w,t) +\epsilon}} \nabla Q_{i}(w)\\ w & = w - v(w, t)\end{split}\]

如果居中为真：

\[\begin{split}r(w, t) & = \rho r(w, t-1) + (1 - \rho)(\nabla Q_{i}(w))^2\\ g(w, t) & = \rho g(w, t-1) + (1 -\rho)\nabla Q_{i}(w)\\ v(w, t) & = \beta v(w, t-1) + \frac{\eta} {\sqrt{r(w,t) - (g(w, t))^2 +\epsilon}} \nabla Q_{i}(w)\\ w & = w - v(w, t)\end{split}\]

其中，\(ρ\) 是超参数，典型值为 0.9,0.95 等。\(beta\) 是动量术语。\(epsilon\) 是一个平滑项，用于避免除零，通常设置在 1e-4 到 1e-8 的范围内。

参数¶

learning_rate (float) - 全局学习率。

rho (float，可选) - rho 是等式中的 \(rho\)，默认值 0.95。

epsilon (float，可选) - 等式中的 epsilon 是平滑项，避免被零除，默认值 1e-6。

momentum (float，可选) - 方程中的β是动量项，默认值 0.0。

centered (bool，可选) - 如果为 True，则通过梯度的估计方差，对梯度进行归一化；如果 False，则由未 centered 的第二个 moment 归一化。将此设置为 True 有助于模型训练，但会消耗额外计算和内存资源。默认为 False。

parameters (list，可选) - 指定优化器需要优化的参数。在动态图模式下必须提供该参数；在静态图模式下默认值为 None，这时所有的参数都将被优化。

weight_decay (float|WeightDecayRegularizer，可选) - 正则化方法。可以是 float 类型的 L2 正则化系数或者正则化策略：L1Decay 、 L2Decay。如果一个参数已经在 ParamAttr 中设置了正则化，这里的正则化设置将被忽略；如果没有在 ParamAttr 中设置正则化，这里的设置才会生效。默认值为 None，表示没有正则化。

grad_clip (GradientClipBase，可选) – 梯度裁剪的策略，支持三种裁剪策略：paddle.nn.ClipGradByGlobalNorm 、 paddle.nn.ClipGradByNorm 、 paddle.nn.ClipGradByValue 。默认值为 None，此时将不进行梯度裁剪。

name (str，可选) - 具体用法请参见 Name，一般无需设置，默认值为 None。

代码示例¶

          >>> import paddle

>>> inp = paddle.rand([10,10], dtype="float32")
>>> linear = paddle.nn.Linear(10, 10)
>>> out = linear(inp)
>>> loss = paddle.mean(out)

>>> rmsprop = paddle.optimizer.RMSProp(learning_rate=0.1,
...                     parameters=linear.parameters(),
...                             weight_decay=0.01)
>>> out.backward()
>>> rmsprop.step()
>>> rmsprop.clear_grad()

>>> # Note that the learning_rate of linear_2 is 0.01.
>>> linear_1 = paddle.nn.Linear(10, 10)
>>> linear_2 = paddle.nn.Linear(10, 10)
>>> inp = paddle.uniform(shape=[10, 10], min=-0.1, max=0.1)
>>> out = linear_1(inp)
>>> out = linear_2(out)
>>> loss = paddle.mean(out)
>>> rmsprop = paddle.optimizer.RMSProp(
...     learning_rate=0.1,
...     parameters=[{
...         'params': linear_1.parameters()
...     }, {
...         'params': linear_2.parameters(),
...         'weight_decay': 0.001,
...         'learning_rate': 0.1
...     }],
...     weight_decay=0.01
... )
>>> out.backward()
>>> rmsprop.step()
>>> rmsprop.clear_grad()

         

方法¶

step()¶

该 API 只在 Dygraph 模式下生效。

执行一次优化器并进行参数更新。

返回

无。

代码示例

           >>> import paddle

>>> a = paddle.arange(26, dtype="float32").reshape([2, 13])
>>> linear = paddle.nn.Linear(13, 5)
>>> # This can be any optimizer supported by dygraph.
>>> adam = paddle.optimizer.Adam(learning_rate = 0.01,
...                         parameters = linear.parameters())
>>> out = linear(a)
>>> out.backward()
>>> adam.step()
>>> adam.clear_grad()

          

minimize(loss, startup_program=None, parameters=None, no_grad_set=None)¶

为网络添加反向计算过程，并根据反向计算所得的梯度，更新 parameters 中的 Parameters，最小化网络损失值 loss。

参数

loss (Tensor) - 需要最小化的损失值变量。

startup_program (Program，可选) - 用于初始化 parameters 中参数的 Program，默认值为 None，此时将使用 default_startup_program。

parameters (list，可选) - 待更新的 Parameter 或者 Parameter.name 组成的列表，默认值为 None，此时将更新所有的 Parameter。

no_grad_set (set，可选) - 不需要更新的 Parameter 或者 Parameter.name 组成的集合，默认值为 None。

返回

tuple(optimize_ops, params_grads)，其中 optimize_ops 为参数优化 OP 列表；param_grads 为由(param, param_grad)组成的列表，其中 param 和 param_grad 分别为参数和参数的梯度。在静态图模式下，该返回值可以加入到 Executor.run() 接口的 fetch_list 参数中，若加入，则会重写 use_prune 参数为 True，并根据 feed 和 fetch_list 进行剪枝，详见 Executor 的文档。

代码示例

           >>> import paddle
>>> linear = paddle.nn.Linear(10, 10)
>>> input = paddle.uniform(shape=[10, 10], min=-0.1, max=0.1)
>>> out = linear(input)
>>> loss = paddle.mean(out)

>>> beta1 = paddle.to_tensor([0.9], dtype="float32")
>>> beta2 = paddle.to_tensor([0.99], dtype="float32")

>>> adam = paddle.optimizer.Adam(learning_rate=0.1,
...         parameters=linear.parameters(),
...         weight_decay=0.01)
>>> loss.backward()
>>> adam.minimize(loss)
>>> adam.clear_grad()

          

clear_grad(set_to_zero=True)¶

该 API 只在 Dygraph 模式下生效。

清除需要优化的参数的梯度。

代码示例

           >>> import paddle

>>> a = paddle.arange(26, dtype="float32").reshape([2, 13])
>>> linear = paddle.nn.Linear(13, 5)
>>> # This can be any optimizer supported by dygraph.
>>> adam = paddle.optimizer.Adam(learning_rate = 0.01,
...                             parameters = linear.parameters())
>>> out = linear(a)
>>> out.backward()
>>> adam.step()
>>> adam.clear_grad()

          

set_lr(value)¶

该 API 只在 Dygraph 模式下生效。

手动设置当前 optimizer 的学习率。当使用_LRScheduler 时，无法使用该 API 手动设置学习率，因为这将导致冲突。

参数

value (float) - 需要设置的学习率的值。

返回

无。

代码示例

           >>> import paddle
>>> linear = paddle.nn.Linear(10, 10)

>>> adam = paddle.optimizer.Adam(0.1, parameters=linear.parameters())

>>> # set learning rate manually by python float value
>>> lr_list = [0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6]
>>> for i in range(5):
...     adam.set_lr(lr_list[i])
...     lr = adam.get_lr()
...     print("current lr is {}".format(lr))
current lr is 0.2
current lr is 0.3
current lr is 0.4
current lr is 0.5
current lr is 0.6

          

set_lr_scheduler(scheduler)¶

该 API 只在 Dygraph 模式下生效。

手动设置当前 optimizer 的学习率为 LRScheduler 类。

参数

scheduler (LRScheduler) - 需要设置的学习率的 LRScheduler 类。

返回

无。

代码示例

           >>> import paddle
>>> linear = paddle.nn.Linear(10, 10)

>>> adam = paddle.optimizer.Adam(0.1, parameters=linear.parameters())

>>> # set learning rate manually by class LRScheduler
>>> scheduler = paddle.optimizer.lr.MultiStepDecay(learning_rate=0.5, milestones=[2,4,6], gamma=0.8)
>>> adam.set_lr_scheduler(scheduler)
>>> lr = adam.get_lr()
>>> print("current lr is {}".format(lr))
current lr is 0.5

>>> # set learning rate manually by another LRScheduler
>>> scheduler = paddle.optimizer.lr.StepDecay(learning_rate=0.1, step_size=5, gamma=0.6)
>>> adam.set_lr_scheduler(scheduler)
>>> lr = adam.get_lr()
>>> print("current lr is {}".format(lr))
current lr is 0.1

          

get_lr()¶

该 API 只在 Dygraph 模式下生效。

获取当前步骤的学习率。当不使用_LRScheduler 时，每次调用的返回值都相同，否则返回当前步骤的学习率。

返回

float，当前步骤的学习率。

代码示例

           >>> # train on default dynamic graph mode
>>> import paddle
>>> import numpy as np
>>> emb = paddle.nn.Embedding(10, 3)

>>> ## example1: LRScheduler is not used, return the same value is all the same
>>> adam = paddle.optimizer.Adam(0.01, parameters = emb.parameters())
>>> for batch in range(10):
...     input = paddle.randint(low=0, high=5, shape=[5])
...     out = emb(input)
...     out.backward()
...     print("Learning rate of step{}: {}".format(batch, adam.get_lr())) # 0.01
...     adam.step()
Learning rate of step0: 0.01
Learning rate of step1: 0.01
Learning rate of step2: 0.01
Learning rate of step3: 0.01
Learning rate of step4: 0.01
Learning rate of step5: 0.01
Learning rate of step6: 0.01
Learning rate of step7: 0.01
Learning rate of step8: 0.01
Learning rate of step9: 0.01

>>> ## example2: StepDecay is used, return the scheduled learning rate
>>> scheduler = paddle.optimizer.lr.StepDecay(learning_rate=0.5, step_size=2, gamma=0.1)
>>> adam = paddle.optimizer.Adam(scheduler, parameters = emb.parameters())
>>> for batch in range(10):
...     input = paddle.randint(low=0, high=5, shape=[5])
...     out = emb(input)
...     out.backward()
...     print("Learning rate of step{}: {}".format(batch, adam.get_lr())) # 0.5->0.05...
...     adam.step()
...     scheduler.step()
Learning rate of step0: 0.5
Learning rate of step1: 0.5
Learning rate of step2: 0.05
Learning rate of step3: 0.05
Learning rate of step4: 0.005000000000000001
Learning rate of step5: 0.005000000000000001
Learning rate of step6: 0.0005000000000000001
Learning rate of step7: 0.0005000000000000001
Learning rate of step8: 5.000000000000001e-05
Learning rate of step9: 5.000000000000001e-05

>>> # train on static graph mode
>>> paddle.enable_static()
>>> main_prog = paddle.static.Program()
>>> start_prog = paddle.static.Program()
>>> with paddle.static.program_guard(main_prog, start_prog):
...     x = paddle.static.data(name='x', shape=[None, 10])
...     z = paddle.static.nn.fc(x, 100)
...     loss = paddle.mean(z)
...     scheduler = paddle.optimizer.lr.StepDecay(learning_rate=0.5, step_size=2, gamma=0.1)
...     adam = paddle.optimizer.Adam(learning_rate=scheduler)
...     adam.minimize(loss)

>>> exe = paddle.static.Executor()
>>> exe.run(start_prog)
>>> for batch in range(10):
...     print("Learning rate of step{}: {}".format(batch, adam.get_lr())) # 0.5->0.05->0.005...
...     out = exe.run(main_prog, feed={'x': np.random.randn(3, 10).astype('float32')})
...     scheduler.step()
Learning rate of step0: 0.5
Learning rate of step1: 0.5
Learning rate of step2: 0.05
Learning rate of step3: 0.05
Learning rate of step4: 0.005000000000000001
Learning rate of step5: 0.005000000000000001
Learning rate of step6: 0.0005000000000000001
Learning rate of step7: 0.0005000000000000001
Learning rate of step8: 5.000000000000001e-05
Learning rate of step9: 5.000000000000001e-05

          