PyTorch에서 register_parameter와 register_buffer의 차이점
2024-07-27
PyTorch에서 register_parameter와 register_buffer의 차이점
개요
차이점
구분 | register_parameter | register_buffer |
---|---|---|
최적화 | 가능 | 불가능 |
데이터 유형 | 학습 가능한 변수 (Tensor) | 학습 불가능한 변수 (Tensor) |
용도 | 모델 파라미터 (가중치, 편향 등) | 모델 중간 상태 (예: 배치 통계) |
기본값 | requires_grad=True | requires_grad=False |
최적화
register_parameter
로 추가된 속성은 모델 학습 과정에서 자동으로 최적화됩니다.register_buffer
로 추가된 속성은 최적화에 참여하지 않습니다.
데이터 유형
register_parameter
는 학습 가능한 변수 (Tensor)만 추가할 수 있습니다.register_buffer
는 학습 가능한 변수 또는 학습 불가능한 변수 (Tensor)를 추가할 수 있습니다.
용도
register_parameter
는 모델의 파라미터 (가중치, 편향 등)를 추가하는 데 사용됩니다.register_buffer
는 모델의 중간 상태 (예: 배치 통계)를 저장하는 데 사용됩니다.
기본값
register_parameter
로 추가된 속성의requires_grad
기본값은True
입니다.
예시
import torch
class MyModel(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
# 모델 파라미터 추가
self.weight = torch.nn.Parameter(torch.randn(10, 10))
self.bias = torch.nn.Parameter(torch.zeros(10))
# 모델 중간 상태 추가
self.running_mean = torch.zeros(10)
# register_buffer를 사용하여 running_mean 추가
self.register_buffer('running_mean', torch.zeros(10))
결론
예시 코드
import torch
class MyModel(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
# 모델 파라미터 추가
self.weight = torch.nn.Parameter(torch.randn(10, 10))
self.bias = torch.nn.Parameter(torch.zeros(10))
# 모델 중간 상태 추가
self.running_mean = torch.zeros(10)
# register_buffer를 사용하여 running_mean 추가
self.register_buffer('running_mean', torch.zeros(10))
def forward(self, x):
# 모델 파라미터 사용
out = torch.mm(x, self.weight) + self.bias
# 모델 중간 상태 사용
out = out / torch.sqrt(self.running_mean + 1e-8)
return out
model = MyModel()
# 모델 학습
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)
for epoch in range(10):
# ...
# 모델 예측
outputs = model(inputs)
# 손실 계산 및 역전파
loss = torch.nn.MSELoss()(outputs, labels)
loss.backward()
# 모델 파라미터 업데이트
optimizer.step()
MyModel
클래스는torch.nn.Module
을 상속받는 모델 클래스입니다.__init__
함수는 모델의 파라미터와 중간 상태를 초기화합니다.forward
함수는 모델의 전향 계산을 수행합니다.
파라미터:
weight
: 모델의 가중치 (10 x 10 크기의 텐서)bias
: 모델의 편향 (10 크기의 텐서)
중간 상태:
running_mean
: 배치 통계 (10 크기의 텐서)
학습:
optimizer
: 모델 파라미터를 학습하는 SGD 최적화 알고리즘lr
: 학습률
예측:
inputs
: 모델 입력 데이터outputs
: 모델 예측 결과
손실:
loss
: 모델 예측 결과와 실제 값 간의 오차를 계산하는 MSELoss 함수
역전파:
loss.backward()
: 모델 파라미터에 대한 오차 역전파 수행
파라미터 업데이트:
optimizer.step()
: 모델 파라미터를 업데이트
참고:
- 이 코드는 간단한 예시이며, 실제 모델은 더 복잡할 수 있습니다.
- 모델 학습 과정은 데이터, 모델, 최적화 알고리즘 등에 따라 달라질 수 있습니다.
PyTorch에서 register_parameter와 register_buffer의 대체 방법
직접 속성 정의
class MyModel(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
# 모델 파라미터 추가
self.weight = torch.randn(10, 10)
self.bias = torch.zeros(10)
# 모델 중간 상태 추가
self.running_mean = torch.zeros(10)
장점:
- 코드가 더 간결해집니다.
단점:
- 모델 파라미터와 중간 상태를 구분하기 어렵습니다.
- 모델 저장 및 로딩 과정에서 불편할 수 있습니다.
OrderedDict 사용
OrderedDict를 사용하여 모델 파라미터와 중간 상태를 구분할 수 있습니다.
class MyModel(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
# 모델 파라미터 및 중간 상태 저장
self.params = OrderedDict([
('weight', torch.randn(10, 10)),
('bias', torch.zeros(10)),
('running_mean', torch.zeros(10)),
])
- 모델 파라미터와 중간 상태를 명확하게 구분할 수 있습니다.
Custom Module 사용
Custom Module을 만들어 모델 파라미터와 중간 상태를 관리할 수 있습니다.
class MyModel(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
# Custom Module 정의
class MyParams(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
self.weight = torch.randn(10, 10)
self.bias = torch.zeros(10)
# Custom Module 인스턴스 생성
self.params = MyParams()
# 모델 중간 상태 추가
self.running_mean = torch.zeros(10)
- 코드를 더욱 모듈화하고 재사용 가능하게 만들 수 있습니다.
결론
machine-learning deep-learning neural-network