Introducció
PyTorch és una biblioteca de codi obert per a l'aprenentatge automàtic desenvolupada per Facebook's AI Research lab (FAIR). És àmpliament utilitzada per investigadors i desenvolupadors per crear i entrenar models de xarxes neuronals. PyTorch proporciona una gran flexibilitat i facilitat d'ús, la qual cosa el fa ideal tant per a la investigació com per a la producció.
Característiques Clau de PyTorch
-
Tensor Computation (com NumPy) amb acceleració GPU:
- PyTorch permet realitzar operacions numèriques eficients utilitzant tensors, que són estructures de dades similars a arrays de NumPy, però amb la capacitat d'executar-se en GPU per a un rendiment més ràpid.
-
Diferenciació Automàtica (Autograd):
- PyTorch inclou un sistema de diferenciació automàtica que facilita la construcció i l'entrenament de xarxes neuronals. Això permet calcular gradients automàticament, essencials per a l'optimització dels models.
-
Flexibilitat i Facilitat d'Ús:
- PyTorch és conegut per la seva interfície intuïtiva i la seva capacitat per permetre una programació dinàmica. Això significa que els gràfics computacionals es poden construir i modificar sobre la marxa, a diferència d'altres biblioteques que requereixen gràfics estàtics.
-
Suport per a Xarxes Neuronals:
- PyTorch proporciona mòduls i funcions per construir diversos tipus de xarxes neuronals, incloent-hi xarxes convolucionals (CNNs), xarxes recurrents (RNNs), i més.
-
Comunitat i Ecosistema:
- PyTorch té una comunitat activa i un ecosistema en creixement, amb moltes eines i biblioteques complementàries que faciliten el desenvolupament de projectes d'aprenentatge automàtic.
Comparació amb Altres Biblioteques
Característica | PyTorch | TensorFlow | NumPy |
---|---|---|---|
Tipus de Computació | Tensor | Tensor | Array |
Acceleració GPU | Sí | Sí | No |
Diferenciació Automàtica | Sí | Sí | No |
Flexibilitat | Alta | Mitjana | Alta |
Facilitat d'Ús | Alta | Mitjana | Alta |
Comunitat | Gran | Gran | Gran |
Exemples Pràctics
Creació d'un Tensor
Explicació:
import torch
: Importa la biblioteca PyTorch.torch.tensor([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
: Crea un tensor 2x3 amb els valors especificats.print(tensor)
: Mostra el tensor creat.
Operacions amb Tensors
# Crear dos tensors a = torch.tensor([1, 2, 3]) b = torch.tensor([4, 5, 6]) # Sumar els tensors c = a + b print(c)
Explicació:
a = torch.tensor([1, 2, 3])
: Crea un tensora
.b = torch.tensor([4, 5, 6])
: Crea un tensorb
.c = a + b
: Suma els tensorsa
ib
.print(c)
: Mostra el resultat de la suma.
Exercici Pràctic
Exercici:
- Crea un tensor 3x3 amb valors aleatoris.
- Multiplica aquest tensor per un escalar (per exemple, 2).
- Mostra el tensor resultant.
Solució:
import torch # Crear un tensor 3x3 amb valors aleatoris tensor = torch.rand(3, 3) # Multiplicar el tensor per un escalar resultat = tensor * 2 # Mostrar el tensor resultant print(resultat)
Resum
En aquesta secció, hem après què és PyTorch i quines són les seves característiques clau. Hem vist com PyTorch es compara amb altres biblioteques populars com TensorFlow i NumPy. També hem explorat alguns exemples pràctics de com crear i operar amb tensors en PyTorch. Finalment, hem realitzat un exercici pràctic per reforçar els conceptes apresos. En la següent secció, configurarem l'entorn per començar a treballar amb PyTorch.
PyTorch: De Principiant a Avançat
Mòdul 1: Introducció a PyTorch
- Què és PyTorch?
- Configuració de l'Entorn
- Operacions Bàsiques amb Tensor
- Autograd: Diferenciació Automàtica
Mòdul 2: Construcció de Xarxes Neuronals
- Introducció a les Xarxes Neuronals
- Creació d'una Xarxa Neuronal Simple
- Funcions d'Activació
- Funcions de Pèrdua i Optimització
Mòdul 3: Entrenament de Xarxes Neuronals
- Càrrega i Preprocessament de Dades
- Bucle d'Entrenament
- Validació i Prova
- Desament i Càrrega de Models
Mòdul 4: Xarxes Neuronals Convolucionals (CNNs)
- Introducció a les CNNs
- Construcció d'una CNN des de Zero
- Aprenentatge per Transferència amb Models Preentrenats
- Ajust Fi de les CNNs
Mòdul 5: Xarxes Neuronals Recurrents (RNNs)
- Introducció a les RNNs
- Construcció d'una RNN des de Zero
- Xarxes de Memòria a Llarg i Curt Termini (LSTM)
- Unitats Recurrents Gated (GRUs)
Mòdul 6: Temes Avançats
- Xarxes Generatives Adversàries (GANs)
- Aprenentatge per Reforç amb PyTorch
- Desplegament de Models PyTorch
- Optimització del Rendiment