mindspore.nn.Cell ================== .. image:: https://mindspore-website.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com/website-images/master/resource/_static/logo_source.svg :target: https://gitee.com/mindspore/mindspore/blob/master/docs/api/api_python/nn/mindspore.nn.Cell.rst :alt: 查看源文件 .. py:class:: mindspore.nn.Cell(auto_prefix=True, flags=None) MindSpore中神经网络的基本构成单元。模型或神经网络层应当继承该基类。 `mindspore.nn` 中神经网络层也是Cell的子类,如 :class:`mindspore.nn.Conv2d` 、 :class:`mindspore.nn.ReLU` 等。Cell在GRAPH_MODE(静态图模式)下将编译为一张计算图,在PYNATIVE_MODE(动态图模式)下作为神经网络的基础模块。 .. note:: Cell默认情况下是推理模式。对于继承Cell的类,如果训练和推理具有不同结构,子类会默认执行推理分支。设置训练模式,请参考 `mindspore.nn.Cell.set_train` 。 .. warning:: 在Cell的子类中不能定义名为'cast'的方法,不能定义名为'phase'和'cells'的属性, 否则会报错。 参数: - **auto_prefix** (bool,可选) - 是否自动为Cell及其子Cell生成NameSpace。该参数同时会影响 `Cell` 中权重参数的名称。如果设置为 ``True`` ,则自动给权重参数的名称添加前缀,否则不添加前缀。通常情况下,骨干网络应设置为 ``True`` ,否则会产生重名问题。用于训练骨干网络的优化器、 :class:`mindspore.nn.TrainOneStepCell` 等,应设置为 ``False`` ,否则骨干网络的权重参数名会被误改。默认值: ``True`` 。 - **flags** (dict,可选) - Cell的配置信息,目前用于绑定Cell和数据集。用户也通过该参数自定义Cell属性。默认值: ``None`` 。 .. py:method:: add_flags(**flags) 为Cell添加自定义属性。 在实例化Cell类时,如果入参flags不为空,会调用此方法。 参数: - **flags** (dict) - Cell的配置信息,目前用于绑定Cell和数据集。用户也通过该参数自定义Cell属性。 .. py:method:: add_flags_recursive(**flags) 如果Cell含有多个子Cell,此方法会递归得给所有子Cell添加自定义属性。 参数: - **flags** (dict) - Cell的配置信息,目前用于绑定Cell和数据集。用户也通过该参数自定义Cell属性。 .. py:method:: apply(fn) 递归地将 `fn` 应用于每个子Cell(由 `.cells()` 返回)以及自身。通常用于初始化模型的参数。 参数: - **fn** (function) - 被执行于每个Cell的function。 返回: Cell类型,Cell本身。 .. py:method:: auto_cast_inputs(inputs) 在混合精度下,自动对输入进行类型转换。 参数: - **inputs** (tuple) - construct方法的输入。 返回: Tuple类型,经过类型转换后的输入。 .. py:method:: bprop_debug :property: 在图模式下使用,用于标识是否使用自定义的反向传播函数。 教程样例: - `Cell与参数 - 自定义Cell反向 `_ .. py:method:: cast_inputs(inputs, dst_type) 将输入转换为指定类型。 参数: - **inputs** (tuple[Tensor]) - 输入。 - **dst_type** (mindspore.dtype) - 指定的数据类型。 返回: tuple[Tensor]类型,转换类型后的结果。 .. py:method:: cast_param(param) 在PyNative模式下,根据自动混合精度的精度设置转换Cell中参数的类型。 该接口目前在自动混合精度场景下使用。 参数: - **param** (Parameter) - 需要被转换类型的输入参数。 返回: Parameter类型,转换类型后的参数。 .. py:method:: cells() 返回当前Cell的子Cell的迭代器。 返回: Iteration类型,Cell的子Cell。 .. py:method:: cells_and_names(cells=None, name_prefix='') 递归地获取当前Cell及输入 `cells` 的所有子Cell的迭代器,包括Cell的名称及其本身。 参数: - **cells** (str) - 需要进行迭代的Cell。默认值: ``None`` 。 - **name_prefix** (str) - 作用域。默认值: ``''`` 。 返回: Iteration类型,当前Cell及输入 `cells` 的所有子Cell和相对应的名称。 .. py:method:: check_names() 检查Cell中的网络参数名称是否重复。 .. py:method:: compile(*args, **kwargs) 编译Cell为计算图,输入需与construct中定义的输入一致。 参数: - **args** (tuple) - Cell的输入。 - **kwargs** (dict) - Cell的输入。 .. py:method:: compile_and_run(*args, **kwargs) 编译并运行Cell,输入需与construct中定义的输入一致。 .. note:: 不推荐使用该函数,建议直接调用Cell实例。 参数: - **args** (tuple) - Cell的输入。 - **kwargs** (dict) - Cell的输入。 返回: Object类型,执行的结果。 .. py:method:: construct(*args, **kwargs) 定义要执行的计算逻辑。所有子类都必须重写此方法。 .. note:: 当前不支持inputs同时输入tuple类型和非tuple类型。 参数: - **args** (tuple) - 可变参数列表,默认值: ``()`` 。 - **kwargs** (dict) - 可变的关键字参数的字典,默认值: ``{}`` 。 返回: Tensor类型,返回计算结果。 .. py:method:: exec_checkpoint_graph() 保存checkpoint图。 .. py:method:: extend_repr() 在原有描述基础上扩展Cell的描述。 若需要在print时输出个性化的扩展信息,请在您的网络中重新实现此方法。 .. py:method:: flatten_weights(fusion_size=0) 重置权重参数(即可训练参数)使用的数据内存,让这些参数按数据类型分组使用连续内存块。 .. note:: 默认情况下,具有相同数据类型的参数会使用同一个连续内存块。但对于某些具有大量参数的模型, 将一个大的连续内存块分为多个小一点的内存块有可能提升性能,对于这种情况, 可以通过 `fusion_size` 参数来限制最大连续内存块的的大小。 参数: - **fusion_size** (int) - 最大连续内存块的大小(以字节为单位), ``0`` 表示不限制大小。默认值: ``0`` 。 .. py:method:: generate_scope() 为网络中的每个Cell对象生成NameSpace。 .. py:method:: get_flags() 获取该Cell的自定义属性,自定义属性通过 `add_flags` 方法添加。 .. py:method:: get_func_graph_proto() 返回图的二进制原型。 .. py:method:: get_inputs() 返回编译计算图所设置的输入。 返回: Tuple类型,编译计算图所设置的输入。 .. warning:: 这是一个实验性API,后续可能修改或删除。 .. py:method:: get_parameters(expand=True) 返回Cell中parameter的迭代器。 获取Cell的参数。如果 `expand` 为 ``true`` ,获取此cell和所有subcells的参数。关于subcell,请看下面的示例。 参数: - **expand** (bool) - 如果为 ``True`` ,则递归地获取当前Cell和所有子Cell的parameter。否则,只生成当前Cell的subcell的parameter。默认值: ``True`` 。 返回: Iteration类型,Cell的parameter。 .. py:method:: get_scope() 返回Cell的作用域。 返回: String类型,网络的作用域。 .. py:method:: infer_param_pipeline_stage() 推导Cell中当前 `pipeline_stage` 的参数。 .. note:: - 这个接口在2.3版本废弃,并且会在未来版本移除。 返回: 属于当前 `pipeline_stage` 的参数。 异常: - **RuntimeError** - 如果参数不属于任何stage。 .. py:method:: init_parameters_data(auto_parallel_mode=False) 初始化并替换Cell中所有的parameter的值。 .. note:: 在调用 `init_parameters_data` 后,`trainable_params()` 或其他相似的接口可能返回不同的参数对象,不要保存这些结果。 参数: - **auto_parallel_mode** (bool) - 是否在自动并行模式下执行。默认值: ``False`` 。 返回: Dict[Parameter, Parameter],返回一个原始参数和替换参数的字典。 .. py:method:: insert_child_to_cell(child_name, child_cell) 将一个给定名称的子Cell添加到当前Cell。 参数: - **child_name** (str) - 子Cell名称。 - **child_cell** (Cell) - 要插入的子Cell。 异常: - **KeyError** - 如果子Cell的名称不正确或与其他子Cell名称重复。 - **TypeError** - 如果 `child_name` 的类型不为str类型。 - **TypeError** - 如果子Cell的类型不正确。 .. py:method:: insert_param_to_cell(param_name, param, check_name_contain_dot=True) 向当前Cell添加参数。 将指定名称的参数添加到Cell中。目前在 `mindspore.nn.Cell.__setattr__` 中使用。 参数: - **param_name** (str) - 参数名称。 - **param** (Parameter) - 要插入到Cell的参数。 - **check_name_contain_dot** (bool) - 是否对 `param_name` 中的"."进行检查。默认值: ``True`` 。 异常: - **KeyError** - 如果参数名称为空或包含"."。 - **TypeError** - 如果参数的类型不是Parameter。 .. py:method:: name_cells() 递归地获取一个Cell中所有子Cell的迭代器。 包括Cell名称和Cell本身。 返回: Dict[String, Cell],Cell中的所有子Cell及其名称。 .. py:method:: param_prefix :property: 当前Cell的子Cell的参数名前缀。 .. py:method:: parameter_layout_dict :property: `parameter_layout_dict` 表示一个参数的张量layout,这种张量layout是由分片策略和分布式算子信息推断出来的。 .. py:method:: pipeline_stage :property: `pipeline_stage` 表示当前Cell所在的stage。 .. py:method:: parameters_and_names(name_prefix='', expand=True) 返回Cell中parameter的迭代器。 包含参数名称和参数本身。 参数: - **name_prefix** (str) - 作用域。默认值: ``''`` 。 - **expand** (bool) - 如果为True,则递归地获取当前Cell和所有子Cell的参数及名称;如果为 ``False`` ,只生成当前Cell的子Cell的参数及名称。默认值: ``True`` 。 返回: 迭代器,Cell的名称和Cell本身。 教程样例: - `网络构建 - 模型参数 `_ .. py:method:: parameters_broadcast_dict(recurse=True) 获取这个Cell的参数广播字典。 参数: - **recurse** (bool) - 是否包含子Cell的参数。默认值: ``True`` 。 返回: OrderedDict,返回参数广播字典。 .. py:method:: parameters_dict(recurse=True) 获取此Cell的parameter字典。 参数: - **recurse** (bool) - 是否递归得包含所有子Cell的parameter。默认值: ``True`` 。 返回: OrderedDict类型,返回参数字典。 .. py:method:: place(role, rank_id) 为该Cell中所有算子设置标签。此标签告诉MindSpore编译器此Cell在哪个进程上启动。 每个标签都由进程角色 `role` 和 `rank_id` 组成,因此,通过对不同Cell设置不同标签,这些Cell将在不同进程启动,使用户可以进行分布式训练/推理等任务。 .. note:: - 此接口只在成功调用 `mindspore.communication.init()` 完成动态组网后才能生效。 参数: - **role** (str) - 算子执行所在进程的角色。只支持'MS_WORKER'。 - **rank_id** (int) - 算子执行所在进程的id。在相同进程角色间, `rank_id` 是唯一的。 .. py:method:: recompute(**kwargs) 设置Cell重计算。Cell中输出算子以外的所有算子将被设置为重计算。如果一个算子的计算结果被输出到一些反向节点来进行梯度计算,且被设置成重计算,那么我们会在反向传播中重新计算它,而不去存储在前向传播中的中间激活层的计算结果。 .. note:: - 如果计算涉及到诸如随机化或全局变量之类的操作,那么目前还不能保证等价。 - 如果该Cell中算子的重计算API也被调用,则该算子的重计算模式以算子的重计算API的设置为准。 - 该接口仅配置一次,即当父Cell配置了,子Cell不需再配置。 - Cell的输出算子默认不做重计算,这一点是基于我们减少内存占用的配置经验。如果一个Cell里面只有一个算子而且想要把这个算子设置为重计算的,那么请使用算子的重计算API。 - 当应用了重计算且内存充足时,可以配置'mp_comm_recompute=False'来提升性能。 - 当应用了重计算但内存不足时,可以配置'parallel_optimizer_comm_recompute=True'来节省内存。有相同融合group的Cell应该配置相同的parallel_optimizer_comm_recompute。 参数: - **mp_comm_recompute** (bool) - 表示在自动并行或半自动并行模式下,指定Cell内部由模型并行引入的通信操作是否重计算。默认值: ``True`` 。 - **parallel_optimizer_comm_recompute** (bool) - 表示在自动并行或半自动并行模式下,指定Cell内部由优化器并行引入的AllGather通信是否重计算。默认值: ``False`` 。 .. py:method:: register_backward_hook(hook_fn) 设置Cell对象的反向hook函数。 .. note:: - `register_backward_hook(hook_fn)` 在图模式下,或者在PyNative模式下使用 `jit` 装饰器功能时不起作用。 - hook_fn必须有如下代码定义。 `cell_id` 是已注册Cell对象的信息,包括名称和ID。 `grad_input` 是反向传递给Cell对象的梯度。 `grad_output` 是Cell对象的反向输出梯度。用户可以在hook_fn中打印梯度数据或者返回新的输出梯度。 - hook_fn返回新的输出梯度或者None:hook_fn(cell_id, grad_input, grad_output) -> New grad_output or None。 - 为了避免脚本在切换到图模式时运行失败,不建议在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_backward_hook(hook_fn)` 。 - PyNative模式下,如果在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_backward_hook(hook_fn)` ,那么Cell对象每次运行都将增加一个 `hook_fn` 。 参数: - **hook_fn** (function) - 捕获Cell对象信息和反向输入,输出梯度的 `hook_fn` 函数。 返回: 返回与 `hook_fn` 函数对应的 `handle` 对象。可通过调用 `handle.remove()` 来删除添加的 `hook_fn` 函数。 异常: - **TypeError** - 如果 `hook_fn` 不是Python函数。 .. py:method:: register_forward_hook(hook_fn) 设置Cell对象的正向hook函数。 .. note:: - `register_forward_hook(hook_fn)` 在图模式下,或者在PyNative模式下使用 `jit` 装饰器功能时不起作用。 - hook_fn必须有如下代码定义。 `cell_id` 是已注册Cell对象的信息,包括名称和ID。 `inputs` 是网络正向传播时Cell对象的输入数据。 `outputs` 是网络正向传播时Cell对象的输出数据。用户可以在hook_fn中打印数据或者返回新的输出数据。 - hook_fn返回新的输出数据或者None:hook_fn(cell_id, inputs, outputs) -> New outputs or None。 - 为了避免脚本在切换到图模式时运行失败,不建议在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_forward_hook(hook_fn)` 。 - PyNative模式下,如果在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_forward_hook(hook_fn)` ,那么Cell对象每次运行都将增加一个 `hook_fn` 。 参数: - **hook_fn** (function) - 捕获Cell对象信息和正向输入,输出数据的 `hook_fn` 函数。 返回: 返回与 `hook_fn` 函数对应的 `handle` 对象。可通过调用 `handle.remove()` 来删除添加的 `hook_fn` 函数。 异常: - **TypeError** - 如果 `hook_fn` 不是Python函数。 .. py:method:: register_forward_pre_hook(hook_fn) 设置Cell对象的正向pre_hook函数。 .. note:: - `register_forward_pre_hook(hook_fn)` 在图模式下,或者在PyNative模式下使用 `jit` 装饰器功能时不起作用。 - hook_fn必须有如下代码定义。 `cell_id` 是已注册Cell对象的信息,包括名称和ID。 `inputs` 是网络正向传播时Cell对象的输入数据。用户可以在hook_fn中打印输入数据或者返回新的输入数据。 - hook_fn返回新的输入数据或者None:hook_fn(cell_id, inputs) -> New inputs or None。 - 为了避免脚本在切换到图模式时运行失败,不建议在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_forward_pre_hook(hook_fn)` 。 - PyNative模式下,如果在Cell对象的 `construct` 函数中调用 `register_forward_pre_hook(hook_fn)` ,那么Cell对象每次运行都将增加一个 `hook_fn` 。 参数: - **hook_fn** (function) - 捕获Cell对象信息和正向输入数据的hook_fn函数。 返回: 返回与 `hook_fn` 函数对应的 `handle` 对象。可通过调用 `handle.remove()` 来删除添加的 `hook_fn` 函数。 异常: - **TypeError** - 如果 `hook_fn` 不是Python函数。 .. py:method:: remove_redundant_parameters() 删除冗余参数。 这个接口通常不需要显式调用。 .. py:method:: run_construct(cast_inputs, kwargs) 运行construct方法。 .. note:: 该函数已经弃用,将会在未来版本中删除。不推荐使用此函数。 参数: - **cast_inputs** (tuple) - Cell的输入。 - **kwargs** (dict) - 关键字参数。 返回: Cell的输出。 .. py:method:: set_boost(boost_type) 为了提升网络性能,可以配置boost内的算法让框架自动使能该算法来加速网络训练。 请确保 `boost_type` 所选择的算法在 `algorithm library `_ 算法库中。 .. note:: 部分加速算法可能影响网络精度,请谨慎选择。 参数: - **boost_type** (str) - 加速算法。 返回: Cell类型,Cell本身。 异常: - **ValueError** - 如果 `boost_type` 不在boost算法库内。 .. py:method:: set_broadcast_flag(mode=True) 设置该Cell的参数广播模式。 参数: - **mode** (bool) - 指定当前模式是否进行参数广播。默认值: ``True`` 。 .. py:method:: set_comm_fusion(fusion_type, recurse=True) 为Cell中的参数设置融合类型。请参考 :class:`mindspore.Parameter.comm_fusion` 的描述。 .. note:: 当函数被多次调用时,此属性值将被重写。 参数: - **fusion_type** (int) - Parameter的 `comm_fusion` 属性的设置值。 - **recurse** (bool) - 是否递归地设置子Cell的可训练参数。默认值: ``True`` 。 .. py:method:: set_data_parallel() 在非自动策略搜索的情况下,如果此Cell的所有算子(包括此Cell内含嵌套的cell)未指定并行策略,则将为这些基本算子设置为数据并行策略。 .. note:: 仅在图模式,使用auto_parallel_context = ParallelMode.AUTO_PARALLEL生效。 .. py:method:: set_grad(requires_grad=True) Cell的梯度设置。在PyNative模式下,该参数指定Cell是否需要梯度。如果为 ``True`` ,则在执行正向网络时,将生成需要计算梯度的反向网络。 参数: - **requires_grad** (bool) - 指定网络是否需要梯度,如果为 ``True`` ,PyNative模式下Cell将构建反向网络。默认值: ``True`` 。 返回: Cell类型,Cell本身。 .. py:method:: set_inputs(*inputs) 设置编译计算图所需的输入。输入数量需与数据集数量一致。若使用Model接口,请确保所有传入Model的网络和损失函数都配置了set_inputs。 输入可以为动态或静态的Tensor。 参数: - **inputs** (tuple) - Cell的输入。 .. warning:: 这是一个实验性API,后续可能修改或删除。 .. py:method:: set_jit_config(jit_config) 为Cell设置编译时所使用的JitConfig配置项。 参数: - **jit_config** (JitConfig) - Cell的Jit配置信息。详情请参考 :class:`mindspore.JitConfig` 。 .. py:method:: set_param_ps(recurse=True, init_in_server=False) 设置可训练参数是否由参数服务器更新,以及是否在服务器上初始化可训练参数。 .. note:: 只在运行的任务处于参数服务器模式时有效。 只支持在图模式下调用。 参数: - **recurse** (bool) - 是否设置子网络的可训练参数。默认值: ``True`` 。 - **init_in_server** (bool) - 是否在服务器上初始化由参数服务器更新的可训练参数。默认值: ``False`` 。 .. py:method:: set_train(mode=True) 将Cell设置为训练模式。 设置当前Cell和所有子Cell的训练模式。对于训练和预测具有不同结构的网络层(如 `BatchNorm`),将通过这个属性区分分支。如果设置为True,则执行训练分支,否则执行另一个分支。 .. note:: 当执行 :func:`mindspore.train.Model.train` 的时候,框架会默认调用Cell.set_train(True)。 当执行 :func:`mindspore.train.Model.eval` 的时候,框架会默认调用Cell.set_train(False)。 参数: - **mode** (bool) - 指定模型是否为训练模式。默认值: ``True`` 。 返回: Cell类型,Cell本身。 教程样例: - `模型训练 - 训练与评估实现 `_ .. py:method:: shard(in_strategy, out_strategy=None, parameter_plan=None, device="Ascend", level=0) 指定输入/输出Tensor的分布策略,通过其余算子的策略推导得到。在PyNative模式下,可以利用此方法指定某个Cell以图模式进行分布式执行。 in_strategy/out_strategy需要为元组类型, 其中的每一个元素指定对应的输入/输出的Tensor分布策略,可参考: :func:`mindspore.ops.Primitive.shard` 的描述。也可以设置为None,会默认以数据并行执行。 其余算子的并行策略由输入输出指定的策略推导得到。 .. note:: 需设置为PyNative模式,并且ParallelMode.AUTO_PARALLEL, 同时设置 :func:`mindspore.set_auto_parallel_context` 中的搜索模式(search mode)为"sharding_propagation"。 如果输入含有Parameter,其对应的策略应该在 `in_strategy` 里设置。 参数: - **in_strategy** (tuple) - 指定各输入的切分策略,输入元组的每个元素可以为元组或None,元组即具体指定输入每一维的切分策略,None则会默认以数据并行执行。 - **out_strategy** (Union[None, tuple]) - 指定各输出的切分策略,用法同in_strategy,目前未使能。默认值: ``None`` 。 - **parameter_plan** (Union[dict, None]) - 指定各参数的切分策略,传入字典时,键是str类型的参数名,值是一维整数tuple表示相应的切分策略, 如果参数名错误或对应参数已经设置了切分策略,该参数的设置会被跳过。默认值: ``None`` 。 - **device** (string) - 指定执行设备,可以为[ ``"CPU"`` , ``"GPU"`` , ``"Ascend"`` ]中任意一个,目前未使能。默认值: ``"Ascend"`` 。 - **level** (int) - 指定搜索切分策略的目标函数,即是最大化计算通信比、最小化内存消耗、最大化执行速度等。可以为[ ``0`` , ``1`` , ``2`` ]中任意一个,默认值: ``0`` 。目前仅支持最大化计算通信比,其余模式未使能。 返回: Cell类型,Cell本身。 .. py:method:: to_float(dst_type) 在Cell和所有子Cell的输入上添加类型转换,以使用特定的浮点类型运行。 如果 `dst_type` 是 `mindspore.dtype.float16` ,Cell的所有输入(包括作为常量的input, Parameter, Tensor)都会被转换为float16。请参考 :func:`mindspore.amp.build_train_network` 的源代码中的用法。 .. note:: 多次调用将产生覆盖。 参数: - **dst_type** (mindspore.dtype) - Cell转换为 `dst_type` 类型运行。 `dst_type` 可以是 `mindspore.dtype.float16` 、 `mindspore.dtype.float32` 或者 `mindspore.dtype.bfloat16` 。 返回: Cell类型,Cell本身。 异常: - **ValueError** - 如果 `dst_type` 不是 `mindspore.dtype.float32` ,不是 `mindspore.dtype.float16` , 也不是 `mindspore.dtype.bfloat16` 。 .. py:method:: trainable_params(recurse=True) 返回Cell的一个可训练参数的列表。 参数: - **recurse** (bool) - 是否递归地包含当前Cell的所有子Cell的可训练参数。默认值: ``True`` 。 返回: List类型,可训练参数列表。 教程样例: - `模型训练 - 优化器 `_ .. py:method:: untrainable_params(recurse=True) 返回Cell的一个不可训练参数的列表。 参数: - **recurse** (bool) - 是否递归地包含当前Cell的所有子Cell的不可训练参数。默认值: ``True`` 。 返回: List类型,不可训练参数列表。 .. py:method:: update_cell_prefix() 递归地更新所有子Cell的 `param_prefix` 。 在调用此方法后,可以通过Cell的 `param_prefix` 属性获取该Cell的所有子Cell的名称前缀。 .. py:method:: update_cell_type(cell_type) 量化感知训练网络场景下,更新当前Cell的类型。 此方法将Cell类型设置为 `cell_type` 。 参数: - **cell_type** (str) - 被更新的类型,`cell_type` 可以是"quant"或"second-order"。 .. py:method:: update_parameters_name(prefix='', recurse=True) 给网络参数名称添加 `prefix` 前缀字符串。 参数: - **prefix** (str) - 前缀字符串。默认值: ``''`` 。 - **recurse** (bool) - 是否递归地包含所有子Cell的参数。默认值: ``True`` 。