Google Brain新提出的优化器“Lion”,效果要比Adam(W)更好
与 AdamW 和各种自适应优化器需要同时保存一阶和二阶矩相比,Lion 只需要动量,将额外的内存占用减半。 这在训练大型模型和大Batch size时很有用。 例如,AdamW 需要至少 16 个 TPU V4 芯片来训练图像大小为 224、批量大小为 4,096 的 ViT-B/16,而 Lion 只需要8个。
另一个显而易见的好处是,由于 Lion 的简单性,Lion 在我们的实验中具有更快的运行时间(step/s),通常比 AdamW 和 Adafactor 提速 2-15%,具体取决于任务、代码库和硬件。
左:批量大小影响的消融实验。 Lion 比 AdamW 更喜欢更大的批次。 当我们为 AdamW(中间)和 Lion(右)改变 和 时,从头开始训练的 ViT-B/16 的 ImageNet 精度。 Lion 对于不同的超参数选择更加稳健。
"""PyTorch implementation of the Lion optimizer."""
import torch
from torch.optim.optimizer import Optimizer
class Lion(Optimizer):
r"""Implements Lion algorithm."""
def __init__(self, params, lr=1e-4, betas=(0.9, 0.99), weight_decay=0.0):
"""Initialize the hyperparameters.
Args:
params (iterable): iterable of parameters to optimize or dicts defining
parameter groups
lr (float, optional): learning rate (default: 1e-4)
betas (Tuple[float, float], optional): coefficients used for computing
running averages of gradient and its square (default: (0.9, 0.99))
weight_decay (float, optional): weight decay coefficient (default: 0)
"""
if not 0.0 <=lr:
raise ValueError('Invalid learning rate:{}'.format(lr))
if not 0.0 <=betas[0]< 1.0:
raise ValueError('Invalid beta parameter at index 0:{}'.format(betas[0]))
if not 0.0 <=betas[1]< 1.0:
raise ValueError('Invalid beta parameter at index 1:{}'.format(betas[1]))
defaults=dict(lr=lr, betas=betas, weight_decay=weight_decay)
super().__init__(params, defaults)
@torch.no_grad()
def step(self, closure=None):
"""Performs a single optimization step.
Args:
closure (callable, optional): A closure that reevaluates the model
and returns the loss.
Returns:
the loss.
"""
loss=None
if closure is not None:
with torch.enable_grad():
loss=closure()
for group in self.param_groups:
for p in group['params']:
if p.grad is None:
continue
# Perform stepweight decay
p.data.mul_(1 - group['lr']* group['weight_decay'])
grad=p.grad
state=self.state[p]
# State initialization
if len(state)==0:
# Exponential moving average of gradient values
state['exp_avg']=torch.zeros_like(p)
exp_avg=state['exp_avg']
beta1, beta2=group['betas']
# Weight update
update=exp_avg * beta1 + grad * (1 - beta1)
p.add_(torch.sign(update), alpha=-group['lr'])
# Decay the momentum running average coefficient
exp_avg.mul_(beta2).add_(grad, alpha=1 - beta2)
return loss
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