pytorch中LN(LayerNorm)及Relu和其变相的输出操作
主要就是了解一下pytorch中的使用layernorm这种归一化之后的数据变化，以及数据使用relu，prelu，leakyrelu之后的变化。
import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
class model(nn.Module):
def __init__(self):
super(model, self).__init__()
self.LN=nn.LayerNorm(10,eps=0,elementwise_affine=True)
self.PRelu=nn.PReLU(init=0.25)
self.Relu=nn.ReLU()
self.LeakyReLU=nn.LeakyReLU(negative_slope=0.01,inplace=False)
def forward(self,input ):
out=self.LN(input)
print("LN:",out)
out1=self.PRelu(out)
print("PRelu:",out1)
out2=self.Relu(out)
print("Relu:",out2)
out3=self.LeakyReLU(out)
print("LeakyRelu:",out3)
return out
tensor=torch.tensor([-0.9,0.1,0,-0.1,0.9,-0.4,0.9,-0.5,0.8,0.1])
net=model()
print(tensor)
net(tensor)
输出：
tensor([-0.9000, 0.1000, 0.0000, -0.1000, 0.9000, -0.4000, 0.9000, -0.5000,
0.8000, 0.1000])
LN: tensor([-1.6906, 0.0171, -0.1537, -0.3245, 1.3833, -0.8368, 1.3833, -1.0076,
1.2125, 0.0171], grad_fn=<NativeLayerNormBackward>)
Relu: tensor([0.0000, 0.0171, 0.0000, 0.0000, 1.3833, 0.0000, 1.3833, 0.0000, 1.2125,
0.0171], grad_fn=<ReluBackward0>)
PRelu: tensor([-0.4227, 0.0171, -0.0384, -0.0811, 1.3833, -0.2092, 1.3833, -0.2519,
1.2125, 0.0171], grad_fn=<PreluBackward>)
LeakyRelu: tensor([-0.0169, 0.0171, -0.0015, -0.0032, 1.3833, -0.0084, 1.3833, -0.0101,
1.2125, 0.0171], grad_fn=<LeakyReluBackward0>)
从上面可以看出，这个LayerNorm的归一化，并不是将数据限定在0-1之间，也没有进行一个类似于高斯分布一样的分数，只是将其进行了一个处理，对应的数值得到了一些变化，相同数值的变化也是相同的。
Relu的则是单纯将小于0的数变成了0，减少了梯度消失的可能性
PRelu是一定程度上的保留了负值，根据init给的值。
LeakyRelu也是一定程度上保留负值，不过比较小，应该是根据negative_slope给的值。
补充：PyTorch学习之归一化层（BatchNorm、LayerNorm、InstanceNorm、GroupNorm）
BN，LN，IN，GN从学术化上解释差异：
BatchNorm：batch方向做归一化，算NHW的均值，对小batchsize效果不好；BN主要缺点是对batchsize的大小比较敏感，由于每次计算均值和方差是在一个batch上，所以如果batchsize太小，则计算的均值、方差不足以代表整个数据分布
LayerNorm：channel方向做归一化，算CHW的均值，主要对RNN作用明显；
InstanceNorm：一个channel内做归一化，算H*W的均值，用在风格化迁移；因为在图像风格化中，生成结果主要依赖于某个图像实例，所以对整个batch归一化不适合图像风格化中，因而对HW做归一化。可以加速模型收敛，并且保持每个图像实例之间的独立。
GroupNorm：将channel方向分group，然后每个group内做归一化，算(C//G)HW的均值；这样与batchsize无关，不受其约束。
SwitchableNorm是将BN、LN、IN结合，赋予权重，让网络自己去学习归一化层应该使用什么方法。
torch.nn.BatchNorm1d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=True, track_running_stats=True)
torch.nn.BatchNorm2d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=True, track_running_stats=True)
torch.nn.BatchNorm3d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=True, track_running_stats=True)
参数：
num_features： 来自期望输入的特征数，该期望输入的大小为'batch_size x num_features [x width]'
eps： 为保证数值稳定性（分母不能趋近或取0）,给分母加上的值。默认为1e-5。
momentum： 动态均值和动态方差所使用的动量。默认为0.1。
affine： 布尔值，当设为true，给该层添加可学习的仿射变换参数。
track_running_stats：布尔值，当设为true，记录训练过程中的均值和方差；
实现公式：
track_running_stats：布尔值，当设为true，记录训练过程中的均值和方差；
实现公式：
torch.nn.GroupNorm(num_groups, num_channels, eps=1e-05, affine=True)
参数：
num_groups：需要划分为的groups
num_features：来自期望输入的特征数，该期望输入的大小为'batch_size x num_features [x width]'
eps：为保证数值稳定性（分母不能趋近或取0）,给分母加上的值。默认为1e-5。
momentum：动态均值和动态方差所使用的动量。默认为0.1。
affine：布尔值，当设为true，给该层添加可学习的仿射变换参数。
实现公式：
torch.nn.InstanceNorm1d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=False, track_running_stats=False)
torch.nn.InstanceNorm2d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=False, track_running_stats=False)
torch.nn.InstanceNorm3d(num_features, eps=1e-05, momentum=0.1, affine=False, track_running_stats=False)
参数：
num_features：来自期望输入的特征数，该期望输入的大小为'batch_size x num_features [x width]'
eps：为保证数值稳定性（分母不能趋近或取0）,给分母加上的值。默认为1e-5。
momentum：动态均值和动态方差所使用的动量。默认为0.1。
affine：布尔值，当设为true，给该层添加可学习的仿射变换参数。
track_running_stats：布尔值，当设为true，记录训练过程中的均值和方差；
实现公式：
torch.nn.LayerNorm(normalized_shape, eps=1e-05, elementwise_affine=True)
参数：
normalized_shape： 输入尺寸
[∗×normalized_shape[0]×normalized_shape[1]×…×normalized_shape[−1]]
eps： 为保证数值稳定性（分母不能趋近或取0）,给分母加上的值。默认为1e-5。
elementwise_affine： 布尔值，当设为true，给该层添加可学习的仿射变换参数。
实现公式：
torch.nn.LocalResponseNorm(size, alpha=0.0001, beta=0.75, k=1.0)
参数：
size：用于归一化的邻居通道数
alpha：乘积因子，Default: 0.0001
beta ：指数，Default: 0.75
k：附加因子，Default: 1
实现公式：
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持软件开发网。
