GradScaler¶

class paddle.amp. GradScaler ( enable=True, init_loss_scaling=65536.0, incr_ratio=2.0, decr_ratio=0.5, incr_every_n_steps=2000, decr_every_n_nan_or_inf=1, 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 65536.0。

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 2000。

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 1。

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
>>> paddle.device.set_device('gpu')

>>> 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

>>> paddle.device.set_device('gpu')
>>> 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

>>> paddle.device.set_device('gpu')
>>> 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)

          