数据集进行增强
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import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
import torch.nn.functional as F
from torchvision import datasets, transforms
# 定义一个简单的卷积神经网络
class SimpleCNN(nn.Module):
def __init__(self):
super(SimpleCNN, self).__init__()
self.conv1 = nn.Conv2d(1, 4, kernel_size=3, padding=1) # 4个输出通道
self.conv2 = nn.Conv2d(4, 8, kernel_size=3, padding=1) # 8个输出通道
self.fc1 = nn.Linear(8 * 7 * 7, 64)
self.fc2 = nn.Linear(64, 10)
def forward(self, x):
x = F.relu(self.conv1(x)) # 卷积层1 + ReLU激活函数
x = F.max_pool2d(x, 2) # 最大池化层,池化核大小为2x2
x = F.relu(self.conv2(x)) # 卷积层2 + ReLU激活函数
x = F.max_pool2d(x, 2) # 最大池化层,池化核大小为2x2
x = x.view(x.size(0), -1) # 展平操作,将多维张量展平成一维
x = F.relu(self.fc1(x)) # 全连接层1 + ReLU激活函数
x = self.fc2(x) # 全连接层2,输出10个类别
return x
# 实例化模型
model = SimpleCNN()
# 打印剪枝前的模型结构
print("Model before pruning:")
print(model)
# 定义数据增强的转换
transform = transforms.Compose([
transforms.RandomHorizontalFlip(), # 随机水平翻转
transforms.RandomRotation(10), # 随机旋转10度以内
transforms.ToTensor(), # 转换为张量
transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,)) # 归一化
])
# 加载数据
train_dataset = datasets.MNIST('./data', train=True, download=True, transform=transform) # 加载训练数据集
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) # 创建数据加载器
# 定义损失函数和优化器
criterion = nn.CrossEntropyLoss() # 交叉熵损失函数
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # Adam优化器
# 训练模型
model.train() # 将模型设置为训练模式
for epoch in range(1): # 训练一个epoch
running_loss = 0.0
for data, target in train_loader:
optimizer.zero_grad() # 清零梯度
outputs = model(data) # 前向传播
loss = criterion(outputs, target) # 计算损失
loss.backward() # 反向传播
optimizer.step() # 更新参数
running_loss += loss.item() * data.size(0) # 累加损失
epoch_loss = running_loss / len(train_loader.dataset) # 计算平均损失
print(f'Epoch {epoch + 1}, Loss: {epoch_loss:.4f}')
# 通道剪枝
# 获取卷积层的权重
conv1_weights = model.conv1.weight.data.abs().sum(dim=[1, 2, 3]) # 计算每个通道的L1范数
# 按照L1范数对通道进行排序
sorted_channels = torch.argsort(conv1_weights)
# 选择需要删除的通道
num_prune = 2 # 假设我们要删除2个通道
channels_to_prune = sorted_channels[:num_prune]
print("Channels to prune:", channels_to_prune)
# 删除指定通道的权重和偏置
pruned_weights = torch.index_select(model.conv1.weight.data, 0, sorted_channels[num_prune:]) # 获取保留的权重
pruned_bias = torch.index_select(model.conv1.bias.data, 0, sorted_channels[num_prune:]) # 获取保留的偏置
# 创建一个新的卷积层,并将剪枝后的权重和偏置赋值给它
model.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=4 - num_prune, kernel_size=3, padding=1)
model.conv1.weight.data = pruned_weights
model.conv1.bias.data = pruned_bias
# 同时我们还需要调整conv2层的输入通道
# 获取conv2层的权重并调整其输入通道
conv2_weights = model.conv2.weight.data[:, sorted_channels[num_prune:], :, :] # 调整输入通道的权重
# 创建一个新的卷积层,并将剪枝后的权重赋值给它
model.conv2 = nn.Conv2d(in_channels=4 - num_prune, out_channels=8, kernel_size=3, padding=1)
model.conv2.weight.data = conv2_weights
# 打印剪枝后的模型结构
print("Model after pruning:")
print(model)
# 定义新的优化器
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)
# 重新训练模型
model.train() # 将模型设置为训练模式
for epoch in range(1): # 训练一个epoch
running_loss = 0.0
for data, target in train_loader:
optimizer.zero_grad() # 清零梯度
outputs = model(data) # 前向传播
loss = criterion(outputs, target) # 计算损失
loss.backward() # 反向传播
optimizer.step() # 更新参数
running_loss += loss.item() * data.size(0) # 累加损失
epoch_loss = running_loss / len(train_loader.dataset) # 计算平均损失
print(f'Epoch {epoch + 1}, Loss: {epoch_loss:.4f}')
# 加载测试数据
test_transform = transforms.Compose([
transforms.ToTensor(), # 转换为张量
transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,)) # 归一化
])
test_dataset = datasets.MNIST('./data', train=False, transform=test_transform) # 加载测试数据集
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=1000, shuffle=False) # 创建数据加载器
# 评估模型
model.eval() # 将模型设置为评估模式
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad(): # 关闭梯度计算
for data, target in test_loader:
outputs = model(data) # 前向传播
_, predicted = torch.max(outputs.data, 1) # 获取预测结果
total += target.size(0) # 总样本数
correct += (predicted == target).sum().item() # 正确预测的样本数
print(f'Accuracy: {100 * correct / total}%') # 打印准确率
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