PyTorch 1.1 : Getting Started : PyTorch とは何か？ (翻訳/解説)
翻訳 : (株)クラスキャット セールスインフォメーション
作成日時 : 06/21/2019 (1.1.0)
* 本ページは、PyTorch 1.1 Tutorials の What is PyTorch? を翻訳した上で適宜、補足説明したものです：
* サンプルコードの動作確認はしておりますが、必要な場合には適宜、追加改変しています。
* ご自由にリンクを張って頂いてかまいませんが、sales-info@classcat.com までご一報いただけると嬉しいです。
PyTorch とは何か？
それは２つのセットの読者を対象とする Python ベースの科学計算パッケージです :
- GPU のパワーを使用するための NumPy の置き換えです。
- 最大限の柔軟性とスピードを提供する深層学習研究プラットフォームです。
GETTING STARTED
Tensor
テンソルは NumPy の ndarray に類似していますが、テンソルは GPU 上で計算を加速するために使用できることが付加されます。
from __future__ import print_function import torch
非初期化の 5×3 行列をコンストラクトします :
x = torch.empty(5, 3) print(x)
tensor([[-2.6047e-34, 4.5689e-41, -4.4695e-06],
[ 3.0967e-41, 0.0000e+00, 1.4013e-45],
[ 0.0000e+00, 0.0000e+00, 0.0000e+00],
[ 0.0000e+00, 0.0000e+00, 0.0000e+00],
[ 0.0000e+00, 0.0000e+00, 0.0000e+00]])
ランダムに初期化された行列をコンストラクトします :
x = torch.rand(5, 3) print(x)
tensor([[0.1607, 0.0298, 0.7555],
[0.8887, 0.1625, 0.6643],
[0.7328, 0.5419, 0.6686],
[0.0793, 0.1133, 0.5956],
[0.3149, 0.9995, 0.6372]])
ゼロで満たされた dtype long の行列をコンストラクトします :
x = torch.zeros(5, 3, dtype=torch.long) print(x)
tensor([[0, 0, 0],
[0, 0, 0],
[0, 0, 0],
[0, 0, 0],
[0, 0, 0]])
データから直接 tensor をコンストラクトします :
x = torch.tensor([5.5, 3]) print(x)
tensor([5.5000, 3.0000])
あるいは既存の tensor を基に tensor を作成します。新しい値がユーザにより提供されないのであればこれらのメソッドは入力 tensor のプロパティを再利用します、e.g. dtype。
x = x.new_ones(5, 3, dtype=torch.double) # new_* methods take in sizes print(x) x = torch.randn_like(x, dtype=torch.float) # override dtype! print(x) # result has the same size
tensor([[1., 1., 1.],
[1., 1., 1.],
[1., 1., 1.],
[1., 1., 1.],
[1., 1., 1.]], dtype=torch.float64)
tensor([[ 1.5847, 0.5173, -1.1023],
[-0.8838, 0.9363, 1.7052],
[ 0.0128, -0.1290, 2.3332],
[ 1.5871, -0.1958, 0.6752],
[-0.0966, 0.6595, 0.3823]])
そのサイズを得ます :
print(x.size())
torch.Size([5, 3])
[NOTE]
torch.Size は実際にはタプルですので、それは総てのタプル演算をサポートします。
演算
演算のために複数のシンタックスがあります。次の例では、加算演算を見ます。
加算: シンタクス 1
y = torch.rand(5, 3) print(x + y)
tensor([[ 2.1828, 1.4681, -0.7141],
[-0.4905, 1.9230, 2.6847],
[ 0.9272, 0.3145, 2.7955],
[ 2.0585, 0.4070, 0.8178],
[-0.0586, 1.3638, 1.2249]])
加算: シンタクス 2
print(torch.add(x, y))
tensor([[ 2.1828, 1.4681, -0.7141],
[-0.4905, 1.9230, 2.6847],
[ 0.9272, 0.3145, 2.7955],
[ 2.0585, 0.4070, 0.8178],
[-0.0586, 1.3638, 1.2249]])
加算: 出力テンソルを引数として提供します :
result = torch.empty(5, 3) torch.add(x, y, out=result) print(result)
tensor([[ 2.1828, 1.4681, -0.7141],
[-0.4905, 1.9230, 2.6847],
[ 0.9272, 0.3145, 2.7955],
[ 2.0585, 0.4070, 0.8178],
[-0.0586, 1.3638, 1.2249]])
加算: in-place
# adds x to y y.add_(x) print(y)
tensor([[ 2.1828, 1.4681, -0.7141],
[-0.4905, 1.9230, 2.6847],
[ 0.9272, 0.3145, 2.7955],
[ 2.0585, 0.4070, 0.8178],
[-0.0586, 1.3638, 1.2249]])
[NOTE]
tensor を in-place で変化させる任意の演算は _ で post-fix されます。例えば : x.copy_(y), x.t_(), は x を変更します。
標準的な NumPy-ライクなインデキシングもあらゆるものと一緒に使用できます！
print(x[:, 1])
tensor([ 0.5173, 0.9363, -0.1290, -0.1958, 0.6595])
リサイズ: tensor をリサイズ/reshape することを望む場合、torch.view が利用できます:
x = torch.randn(4, 4) y = x.view(16) z = x.view(-1, 8) # the size -1 is inferred from other dimensions print(x.size(), y.size(), z.size())
torch.Size([4, 4]) torch.Size([16]) torch.Size([2, 8])
1 成分 tensor を持つ場合、Python 数として値を得るために .item() が使用できます :
x = torch.randn(1) print(x) print(x.item())
tensor([0.4566]) 0.45661526918411255
[Read later]:
transposing, インデキシング, スライシング, 数学演算, 線形代数, ランダム数等を含む 100+ Tensor 演算は ここ で記述されています。
NumPy ブリッジ
Torch Tensor を NumPy 配列に変換することそしてその逆も簡単なことです。
Torch Tensor と NumPy 配列は (Torch Tensor が CPU 上にある場合) それらの基礎的なメモリ位置を共有するでしょう、そして一方の変更は他方を変更します。
Torch Tensor を NumPy 配列に変換する
a = torch.ones(5) print(a)
tensor([1., 1., 1., 1., 1.])
b = a.numpy() print(b)
[1. 1. 1. 1. 1.]
numpy 配列が値についてどのように変更されたかを見ます。
a.add_(1) print(a) print(b)
tensor([2., 2., 2., 2., 2.]) [2. 2. 2. 2. 2.]
NumPy 配列を Torch Tensor に変換する
np 配列の変更がどのように Torch Tensor を自動的に変更したかを見ます。
import numpy as np a = np.ones(5) b = torch.from_numpy(a) np.add(a, 1, out=a) print(a) print(b)
[2. 2. 2. 2. 2.] tensor([2., 2., 2., 2., 2.], dtype=torch.float64)
CharTensor を除く CPU 上の総ての Tensor は Numpy への変換とその逆をサポートします。
CUDA Tensor
テンソルは .to メソッドを使用してどのようなデバイス上にも移動できます。
# let us run this cell only if CUDA is available
# We will use ``torch.device`` objects to move tensors in and out of GPU
if torch.cuda.is_available():
device = torch.device("cuda") # a CUDA device object
y = torch.ones_like(x, device=device) # directly create a tensor on GPU
x = x.to(device) # or just use strings ``.to("cuda")``
z = x + y
print(z)
print(z.to("cpu", torch.double)) # ``.to`` can also change dtype together!
tensor([1.4566], device='cuda:0') tensor([1.4566], dtype=torch.float64)
以上