十二、Sequential

一、Sequential介绍

torch.nn.Sequential(*args)

由官网给的Example可以大概了解到Sequential是将多层网络进行便捷整合，方便可视化以及简化网络复杂性

二、复现网络模型训练CIFAR-10数据集

这里面有个Hidden units隐藏单元其实就是连个线性层
把隐藏层全部展开整个神经网络架构如下：

①输入图像为3通道的(32,32)图像，(C,H,W)=(3,32,32)

②通过一层(5,5)的卷积Convolution，输出特征图为(32,32,32)，特征图的(H,W)，通过(5,5)的卷积核大小没有发生变换，这说明卷积层肯定对原始图像进行了加边

查看下官网给的卷积层padding的计算公式

分析一下：

故padding = 2，加了两成外边，之所以channel由3变成了32，是因为卷积核有多个并非一个卷积核
最终：输入3通道；输出32通道；stride = 1；padding = 2；dilation = 1(默认值)；kernel_size = 5；
torch.nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=32,kernel_size=5,stride=1,padding=2)

③接着将(32,32,32)特征通过Max-Pooling，池化核为(2,2)，输出为(32,16,16)的特征图

torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)

④接着将(32,16,16)特征图通过(5,5)大小的卷积核进行卷积，输出特征图为(32,16,16)，特征图的(H,W)，通过(5,5)的卷积核大小没有发生变换，这说明卷积层肯定对原始图像进行了加边

同理根据官网给的计算公式可以求出padding = 2

通过上面两次的计算可以看出，只要通过卷积核大小为(5,5)，卷积之后的大小不变则padding肯定为2

故padding = 2，加了两成外边，这里channel由32变成了32，可以得知仅使用了一个卷积核
最终：输入32通道；输出32通道；stride = 1；padding = 2；dilation = 1(默认值)；kernel_size = 5；
torch.nn.Conv2d(in_channels=32,out_channels=32,kernel_size=5,stride=1,padding=2)

⑤接着将(32,16,16)的特征图通过Max-Pooling，池化核为(2,2)，输出为(32,8,8)的特征图

torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)

⑥再将(32,8,8)的特征图输入到卷积核为(5,5)的卷积层中，得到(64,8,8)特征图，特征图的(H,W)，通过(5,5)的卷积核大小没有发生变换，这说明卷积层肯定对原始图像进行了加边，由前两次的计算得出的结果可以得知padding=2，这里channel由32变成了64，是因为使用了多个卷积核分别进行卷积

torch.nn.Conv2d(in_channels=32, out_channels=64, kernel_size=5, stride=1, padding=2)

⑦再将(64,8,8)的特征图通过Max-Pooling，池化核为(2,2)，输出为(64,4,4)的特征图

torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)

⑧再将(64,4,4)的特征图进行Flatten展平成(1024)特征

torch.nn.Flatten()

⑨再将(1024)特征传入第一个Linear层，输出(64)

torch.nn.Linear(1024,64)

⑩最后将(64)特征图经过第二个Linear层，输出(10)，从而达到CIFAR-10数据集的10分类任务

torch.nn.Linear(64,10)

三、传统神经网络实现

import torch
from torch import nn
from torch.nn import Conv2d
from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter


class Beyond(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Beyond,self).__init__()
        self.conv_1 = torch.nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=32,kernel_size=5,stride=1,padding=2)
        self.maxpool_1 = torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)
        self.conv_2 = torch.nn.Conv2d(in_channels=32,out_channels=32,kernel_size=5,stride=1,padding=2)
        self.maxpool_2 = torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)
        self.conv_3 = torch.nn.Conv2d(in_channels=32, out_channels=64, kernel_size=5, stride=1, padding=2)
        self.maxpool_3 = torch.nn.MaxPool2d(kernel_size=2)
        self.flatten = torch.nn.Flatten()
        self.linear_1 = torch.nn.Linear(1024,64)
        self.linear_2 = torch.nn.Linear(64,10)

    def forward(self,x):
        x = self.conv_1(x)
        x = self.maxpool_1(x)
        x = self.conv_2(x)
        x = self.maxpool_2(x)
        x = self.conv_3(x)
        x = self.maxpool_3(x)
        x = self.flatten(x)
        x = self.linear_1(x)
        x = self.linear_2(x)
        return x

beyond = Beyond()
print(beyond)
"""
Beyond(
  (conv_1): Conv2d(3, 32, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_1): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (conv_2): Conv2d(32, 32, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_2): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (conv_3): Conv2d(32, 64, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_3): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (flatten): Flatten(start_dim=1, end_dim=-1)
  (linear_1): Linear(in_features=1024, out_features=64, bias=True)
  (linear_2): Linear(in_features=64, out_features=10, bias=True)
)
"""

input = torch.zeros((64,3,32,32))
print(input.shape)#torch.Size([64, 3, 32, 32])
output = beyond(input)
print(output.shape)#torch.Size([64, 10])

#将网络图上传值tensorboard中进行可视化展示
writer = SummaryWriter("y_log")
writer.add_graph(beyond,input)
writer.close()

在Terminal下运行tensorboard --logdir=y_log --port=7870，logdir为打开事件文件的路径，port为指定端口打开；
通过指定端口2312进行打开tensorboard，若不设置port参数，默认通过6006端口进行打开。

四、使用Sequential实现神经网络

import torch
from torch import nn
from torch.nn import Conv2d
from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter


class Beyond(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Beyond,self).__init__()
        self.model = torch.nn.Sequential(
            torch.nn.Conv2d(3,32,5,padding=2),
            torch.nn.MaxPool2d(2),
            torch.nn.Conv2d(32,32,5,padding=2),
            torch.nn.MaxPool2d(2),
            torch.nn.Conv2d(32,64,5,padding=2),
            torch.nn.MaxPool2d(2),
            torch.nn.Flatten(),
            torch.nn.Linear(1024,64),
            torch.nn.Linear(64,10)
        )

    def forward(self,x):
        x = self.model(x)
        return x

beyond = Beyond()
print(beyond)
"""
Beyond(
  (conv_1): Conv2d(3, 32, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_1): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (conv_2): Conv2d(32, 32, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_2): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (conv_3): Conv2d(32, 64, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(2, 2))
  (maxpool_3): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (flatten): Flatten(start_dim=1, end_dim=-1)
  (linear_1): Linear(in_features=1024, out_features=64, bias=True)
  (linear_2): Linear(in_features=64, out_features=10, bias=True)
)
"""

input = torch.zeros((64,3,32,32))
print(input.shape)#torch.Size([64, 3, 32, 32])
output = beyond(input)
print(output.shape)#torch.Size([64, 10])

#将网络图上传值tensorboard中进行可视化展示
writer = SummaryWriter("y_log")
writer.add_graph(beyond,input)
writer.close()

在Terminal下运行tensorboard --logdir=y_log --port=7870，logdir为打开事件文件的路径，port为指定端口打开；
通过指定端口2312进行打开tensorboard，若不设置port参数，默认通过6006端口进行打开。

实现效果是完全一样的，使用Sequential看起来更加简介，可视化效果更好些。