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PyTorch fornisce il modulo torch.nn per aiutarci nella creazione e nell'addestramento della rete neurale. Per prima cosa addestreremo la rete neurale di base sul set di dati MNIST senza utilizzare alcuna funzionalità di questi modelli. Utilizzeremo solo la funzionalità di base del tensore PyTorch e quindi aggiungeremo in modo incrementale una funzionalità da torch.nn alla volta.

torch.nn ci fornisce molte più classi e moduli per implementare e addestrare la rete neurale.

Il pacchetto nn contiene i seguenti moduli e classi:

Si No	Classe e modulo	Descrizione
1.	torcia.nn.Parametro	È un tipo di tensore da considerare come parametro del modulo.
2.	Contenitori
1) torcia.nn.Modulo	È una classe base per tutti i moduli di rete neurale.
2) torcia.nn.Sequenziale	È un contenitore sequenziale in cui i moduli verranno aggiunti nello stesso ordine in cui vengono passati al costruttore.
3) torcia.nn.ModuleList	Ciò manterrà i sottomoduli in un elenco.
4) torcia.nn.ModuleDict	Ciò manterrà i sottomoduli in una directory.
5) torcia.nn.ParameterList	Ciò manterrà i parametri in un elenco.
6) torcia.nn.parametroDict	Ciò manterrà i parametri in una directory.
3.	Strati di convoluzione
1) torcia.nn.Conv1d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare una convoluzione 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
2) torcia.nn.Conv2d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare una convoluzione 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
3) torcia.nn.Conv3d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare una convoluzione 3D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
4) torch.nn.ConvTranspose1d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare un operatore di convoluzione trasposto 1D su un'immagine di input composta da diversi piani di input.
5) torch.nn.ConvTranspose2d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare un operatore di convoluzione trasposto 2D su un'immagine di input composta da diversi piani di input.
6) torcia.nn.ConvTranspose3d	Questo pacchetto verrà utilizzato per applicare un operatore di convoluzione trasposto 3D su un'immagine di input composta da diversi piani di input.
7) torcia.nn.Spiegare	Viene utilizzato per estrarre blocchi locali scorrevoli da un tensore di input batch.
8) torcia.nn.Piega	Viene utilizzato per combinare una serie di blocchi locali scorrevoli in un grande tensore contenente.
4.	Strati di raggruppamento
1) torcia.nn.MaxPool1d	Viene utilizzato per applicare un pooling massimo 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
2) torcia.nn.MaxPool2d	Viene utilizzato per applicare un pooling massimo 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
3) torcia.nn.MaxPool3d	Viene utilizzato per applicare un pooling 3D massimo su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
4) torcia.nn.MaxUnpool1d	Viene utilizzato per calcolare l'inverso parziale di MaxPool1d.
5) torcia.nn.MaxUnpool2d	Viene utilizzato per calcolare l'inverso parziale di MaxPool2d.
6) torcia.nn.MaxUnpool3d	Viene utilizzato per calcolare l'inverso parziale di MaxPool3d.
7) torcia.nn.AvgPool1d	Viene utilizzato per applicare un pooling medio 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
8) torcia.nn.AvgPool2d	Viene utilizzato per applicare un pooling medio 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
9) torcia.nn.AvgPool3d	Viene utilizzato per applicare un pooling medio 3D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
10) torcia.nn.FractionalMaxPool2d	Viene utilizzato per applicare un pool massimo frazionario 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
11) torcia.nn.LPPool1d	Viene utilizzato per applicare un pooling medio di potenza 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
12) torcia.nn.LPPool2d	Viene utilizzato per applicare un pooling della potenza media 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
13) torch.nn.AdavtiveMaxPool1d	Viene utilizzato per applicare un pooling massimo adattivo 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
14) torch.nn.AdavtiveMaxPool2d	Viene utilizzato per applicare un pooling massimo adattivo 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
15) torch.nn.AdavtiveMaxPool3d	Viene utilizzato per applicare un pooling massimo adattivo 3D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
16) torch.nn.AdavtiveAvgPool1d	Viene utilizzato per applicare un pool medio adattivo 1D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
17) torch.nn.AdavtiveAvgPool2d	Viene utilizzato per applicare un pool medio adattivo 2D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
18) torch.nn.AdavtiveAvgPool3d	Viene utilizzato per applicare un pool medio adattivo 3D su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso.
5.	Strati di imbottitura
1) torcia.nn.ReflectionPad1d	Riempirà il tensore di input utilizzando la riflessione del confine di input.
2) torcia.nn.ReflactionPad2d	Riempirà il tensore di input utilizzando la riflessione del confine di input.
3) torcia.nn.ReplicationPad1	Riempirà il tensore di input utilizzando la replica del confine di input.
4) torcia.nn.ReplicationPad2d	Riempirà il tensore di input utilizzando la replica del confine di input.
5) torcia.nn.ReplicationPad3d	Riempirà il tensore di input utilizzando la replica del confine di input.
6) torcia.nn.ZeroPad2d	Riempirà i confini del tensore di input con zero.
7) torcia.nn.ConstantPad1d	Riempirà i confini del tensore di input con un valore costante.
8) torcia.nn.ConstantPad2d	Riempirà i confini del tensore di input con un valore costante.
9) torcia.nn.ConstantPad3d	Riempirà i confini del tensore di input con un valore costante.
6.	Attivazioni non lineari (somma ponderata, non linearità)
1) torcia.nn.ELU	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio: ELU(x)=max(0,x)+min(0,α*(exp(x)-1))
2) torcia.nn.Hardshrink	Verrà utilizzato per applicare la funzione di contrazione dura per elemento:
3) torcia.nn.LeakyReLU	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio: LeakyReLu(x)=max(0,x) +pendenza_negativa*min(0,x)
4) torch.nn.LogSigmoid	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio:
5) torch.nn.MultiheadAttention	Viene utilizzato per consentire al modello di occuparsi delle informazioni provenienti da diversi sottospazi di rappresentazione
6) torcia.nn.PReLU	Verrà utilizzato per applicare la funzione elemento-saggio: PReLU(x)=max(0,x)+a*min(0,x)
7) torcia.nn.ReLU	Utilizzerà per applicare la funzione dell'unità lineare rettificata per elemento: ReLU(x)=max(0,x)
8) torcia.nn.ReLU6	Verrà utilizzato per applicare la funzione elemento-saggio: ReLU6(x)=min(max(0,x),6)
9) torcia.nn.RReLU	Verrà utilizzato per applicare la funzione dell'unità lineare rettificata con perdita casuale, per elemento, come descritto nel documento:
10) torcia.nn.SELU	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come: SELU(x)=scala*(max(0,x)+ min(0,a*(exp(x)-1))) Qui α= 1.6732632423543772848170429916717 e scala = 1.0507009873554804934193349852946.
11) torcia.nn.TARGET	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come:
12) torcia.nn.Sigma	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come:
13) torcia.nn.Softplus	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come:
14) torcia.nn.Restringimento morbido	Verrà utilizzato per applicare la funzione di ritiro graduale in modo elementare come:
15) torcia.nn.Softsign	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come:
16) torcia.nn.Tanh	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come:
17) torcia.nn.Tanhshrink	Utilizzerà per applicare la funzione elemento-saggio come: Tanhrestringimento(x)=x-Tanh(x)
18) torcia.nn.Soglia	Utilizzerà le soglie di ciascun elemento del tensore di input. La soglia è definita come:
7.	Attivazioni non lineari (altro)
1) torcia.nn.Softmin	Viene utilizzato per applicare la funzione softmin a un tensore di input n-dimensionale per ridimensionarli. Successivamente, gli elementi del tensore di output n-dimensionale rientrano nell'intervallo 0, 1 e la somma è 1. Softmin è definito come:
2) torcia.nn.Softmax	Viene utilizzato per applicare la funzione softmax a un tensore di input n-dimensionale per ridimensionarli. Successivamente, gli elementi del tensore di output n-dimensionale rientrano nell'intervallo 0, 1 e si sommano a 1. Softmax è definito come:
3) torcia.nn.Softmax2d	Viene utilizzato per applicare SoftMax sulle funzionalità a ciascuna posizione spaziale.
4) torcia.nn.LogSoftmax	Viene utilizzato per applicare la funzione LogSoftmax a un tensore di input n-dimensionale. La funzione LofSoftmax può essere definita come:
5) torch.nn.AdaptiveLogSoftmaxWithLoss	È una strategia per addestrare modelli con ampi spazi di output. È molto efficace quando la distribuzione delle etichette è molto sbilanciata
8.	Strati di normalizzazione
1) torcia.nn.BatchNorm1d	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione batch su input 2D o 3D.
2) torcia.nn.BatchNorm2d	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione batch su un 4D.
3) torcia.nn.BatchNorm3d	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione batch sugli input 5D.
4) torch.nn.GroupNorm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione di gruppo su un mini-batch di input.
5) torcia.nn.SyncBatchNorm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione batch su input n-dimensionali.
6) torch.nn.InstanceNorm1d	Viene utilizzato per applicare una normalizzazione dell'istanza su un input 3D.
7) torch.nn.InstanceNorm2d	Viene utilizzato per applicare una normalizzazione dell'istanza su un input 4D.
8) torcia.nn.InstanceNorm3d	Viene utilizzato per applicare una normalizzazione dell'istanza su un input 5D.
9) torcia.nn.LayerNorm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione dei livelli su un mini-batch di input.
10) torch.nn.LocalResponseNorm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione della risposta locale su un segnale di ingresso composto da diversi piani di ingresso, dove il canale occupa la seconda dimensione.
9.	Strati ricorrenti
1) torcia.nn.RNN	Viene utilizzato per applicare un Elman RNN multistrato con non linearità tanh o ReLU a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input: HT=tanh(WloroXT+bloro+WehTt-1+beh)
2) torcia.nn.LSTM	Viene utilizzato per applicare una RNN di memoria a breve termine multistrato (LSTM) a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input:
3) torcia.nn.GRU	Viene utilizzato per applicare un RNN di unità ricorrente con gate multistrato (GRU) a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input:
4) torcia.nn.RNNCell	Viene utilizzato per applicare una cella Elman RNN con non linearità tanh o ReLU a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input: h'=tanh(Wlorox+bloro+Wehh+beh) ReLU viene utilizzato al posto di tanh
5) torcia.nn.LSTMCell	Viene utilizzato per applicare una cella di memoria a lungo termine (LSTM) a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input: Dove σ è la funzione sigmoidea e * è il prodotto di Hadamard.
6) torcia.nn.GRUCell	Viene utilizzato per applicare una cella GRU (Gating Recurrent Unit) a una sequenza di input. Ciascun livello calcola la seguente funzione per ciascun elemento nella sequenza di input:
10.	Strati lineari
1) torcia.nn.Identità	È un operatore di identità segnaposto che non fa distinzione tra argomenti.
2) torcia.nn.Lineare	Viene utilizzato per applicare una trasformazione lineare ai dati in ingresso: y=xAT+b
3) torcia.nn.Bilineare	Viene utilizzato per applicare una trasformazione bilineare ai dati in ingresso: y=x1Ascia2+b
undici.	Strati di eliminazione
1) torcia.nn.Dropout	Viene utilizzato per la regolarizzazione e la prevenzione del coadattamento dei neuroni. Un fattore di durante l'allenamento ridimensiona l'output. Ciò significa che il modulo calcola una funzione di identità durante la valutazione.
2) torcia.nn.Dropout2d	Se i pixel adiacenti all'interno delle mappe delle caratteristiche sono correlati, torch.nn.Dropout non regolarizzerà le attivazioni e ridurrà il tasso di apprendimento effettivo. In questo caso, torch.nn.Dropout2d() viene utilizzato per promuovere l'indipendenza tra le mappe delle caratteristiche.
3) torcia.nn.Dropout3d	Se i pixel adiacenti all'interno delle mappe delle caratteristiche sono correlati, torch.nn.Dropout non regolarizzerà le attivazioni e ridurrà il tasso di apprendimento effettivo. In questo caso, torch.nn.Dropout2d () viene utilizzato per promuovere l'indipendenza tra le mappe delle caratteristiche.
4) torch.nn.AlphaDropout	Viene utilizzato per applicare Alpha Dropout sull'input. Alpha Dropout è un tipo di Dropout che mantiene la proprietà autonormalizzante.
12.	Strati sparsi
1) torcia.nn.Incorporamento	Viene utilizzato per memorizzare gli incorporamenti di parole e recuperarli utilizzando gli indici. L'input per il modulo è un elenco di indici e l'output è l'incorporamento di parole corrispondente.
2) torch.nn.EmbeddingBag	Viene utilizzato per calcolare le somme o la media dei 'sacchetti' di incorporamento senza istanziare l'incorporamento intermedio.
13.	Funzione Distanza
1) torch.nn.CosineSimilarity	Restituirà la somiglianza del coseno tra x1 e x2, calcolata lungo dim.
2) torcia.nn.PairwiseDistance	Calcola la distanza a coppie in batch tra i vettori v1, v2 utilizzando la norma p:
14.	Funzione di perdita
1) torcia.nn.L1Perdita	Viene utilizzato per un criterio che misura l'errore medio assoluto tra ciascun elemento nell'input x e l'obiettivo y. La perdita non ridotta può essere descritta come: l(x,y)=L={l1,...,lN},lN=|xN-EN|, Dove N è la dimensione del batch.
2) torcia.nn.MSELoss	Viene utilizzato per un criterio che misura l'errore quadratico medio tra ciascun elemento nell'input x e l'obiettivo y. La perdita non ridotta può essere descritta come: l(x,y)=L={l1,...,lN},lN=(xN-EN)2, Dove N è la dimensione del batch.
3) torch.nn.CrossEntropyLoss	Questo criterio combina nn.LogSoftmax() e nn.NLLLoss() in un'unica classe. È utile quando addestriamo un problema di classificazione con le classi C.
4) torcia.nn.CTCLoss	La perdita di classificazione temporale connessionista calcola la perdita tra una serie temporale continua e una sequenza target.
5) torch.nn.NLLLoss	La perdita di log-verosimiglianza negativa viene utilizzata per addestrare un problema di classificazione con classi C.
6) torch.nn.PoissonNLLLoss	La perdita di verosimiglianza negativa con la distribuzione di Poisson di t target~Poisson(input)loss(input,target)=input-target*log(target!)il target.
7) torcia.nn.KLDivLoss	È una misura di distanza utile per la distribuzione continua ed è utile anche quando eseguiamo una regressione diretta sullo spazio della distribuzione continua dell'output.
8) torcia.nn.BCEloss	Viene utilizzato per creare un criterio che misura l'entropia incrociata binaria tra il target e l'output. La perdita non ridotta può essere descritta come: l(x,y)=L={l1,...,lN},lN=-vN[EN*logxN+ (1 annoN)*log(1-xN)], Dove N è la dimensione del batch.
9) torch.nn.BCEWithLogitsLoss	Combina uno strato Sigmoid e BCELoss in un'unica classe. Possiamo sfruttare il trucco log-sum-exp per la stabilità numerica combinando l'operazione in un unico livello.
10) torch.nn.MarginRankingLoss	Crea un criterio che misura la perdita di determinati input x1, x2, due tensori mini-batch 1D e un'etichetta tensore mini-batch 1D y che contiene 1 o -1. La funzione di perdita per ciascun campione nel mini-batch è la seguente: perdita(x,y)=max(0,-y*(x1-X2)+margine
11) torch.nn.HingeEmbeddingLoss	HingeEmbeddingLoss misura la perdita di un tensore di input x e di un tensore di etichette y che contengono 1 o -1. Viene utilizzato per misurare se due input sono simili o dissimili. La funzione di perdita è definita come:
12) torch.nn.MultiLabelMarginLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che ottimizzi una perdita di cerniera multiclassificazione multiclasse tra l'input x e l'output y.
13) torcia.nn.SmoothL1Loss	Viene utilizzato per creare un criterio che utilizza un termine al quadrato se l'errore assoluto per elemento scende al di sotto di 1 e un termine L1 altrimenti. È nota anche come perdita di Huber:
14) torch.nn.SoftMarginLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che ottimizza la perdita logistica della classificazione a due classi tra il tensore di input x e il tensore di destinazione y che contengono 1 o -1.
15) torch.nn.MultiLabelSoftMarginLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che ottimizza la perdita uno contro tutti multietichetta basata sull'entropia massima tra l'input x e il target y di dimensione (N, C).
16) torch.nn.CosineEmbeddingLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che misura la perdita di determinati tensori di input x1, x2 e un'etichetta tensore y con valori 1 o -1. Viene utilizzato per misurare se due input sono simili o dissimili, utilizzando la distanza coseno.
17) torch.nn.MultiMarginLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che ottimizzi una perdita di cerniera di classificazione multiclasse tra l'input x e l'output y.
18) torch.nn.TripletMarginLoss	Viene utilizzato per creare un criterio che misura la perdita di tripletta di un dato tensore di input x1, x2, x3 e un margine con un valore maggiore di 0. Viene utilizzato per misurare una somiglianza relativa tra i campioni. Una tripletta è composta da un'ancora, un esempio positivo e un esempio negativo. L(a,p,n)=massimo{d(aio,Pio)-d(aio,Nio)+margine,0}
quindici.	Strati di visione
1) torcia.nn.PixelShuffle	Viene utilizzato per riorganizzare gli elementi in un tensore di forma(*,C×r2,H,W) ad un tensore di forma (*,C,H×r,W,r)
2) torcia.nn.Upsample	Viene utilizzato per sovracampionare dati 1D, 2D o 3D multicanale.
3) torch.nn.upsamplingNearest2d	Viene utilizzato per applicare il sovracampionamento 2D del vicino più vicino a un segnale di ingresso composto da più canali di ingresso.
4) torch.nn.UpsamplingBilinear2d	Viene utilizzato per applicare il sovracampionamento bilineare 2D a un segnale di ingresso composto da più canali di ingresso.
16.	Livelli DataParallel (multi-GPU, distribuiti)
1) torcia.nn.DataParallel	Viene utilizzato per implementare il parallelismo dei dati a livello di modulo.
2) torch.nn.DistributedDataParallel	Viene utilizzato per implementare il parallelismo dei dati distribuiti, che si basa sul pacchetto torch.distributed a livello di modulo.
3) torch.nn.DistributedDataParallelCPU	Viene utilizzato per implementare il parallelismo dei dati distribuiti per la CPU a livello del modulo.
17.	Utilità
1) torcia.nn.clip_grad_norm_	Viene utilizzato per ritagliare la norma del gradiente di un iterabile di parametri.
2) torcia.nn.clip_grad_value_	Viene utilizzato per ritagliare la norma del gradiente di un iterabile di parametri al valore specificato.
3) torcia.nn.parametri_to_vettore	Viene utilizzato per convertire i parametri in un vettore.
4) torcia.nn.vettore_to_parametri	Viene utilizzato per convertire un vettore nei parametri.
5) torcia.nn.weight_norm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione del peso a un parametro nel modulo specificato.
6) torch.nn.remove_weight_norm	Viene utilizzato per rimuovere la normalizzazione e la riparametrizzazione del peso da un modulo.
7) torcia.nn.spectral_norm	Viene utilizzato per applicare la normalizzazione spettrale a un parametro nel modulo specificato.
8) torch.nn.PackedSequence	Verrà utilizzato per contenere i dati e l'elenco di batch_sizes di una sequenza compressa.
9) torch.nn.pack_padded_sequence	Viene utilizzato per imballare un Tensore contenente sequenze imbottite di lunghezza variabile.
10) torch.nn.pad_packed_sequence	Viene utilizzato per riempire un batch compresso di sequenze di lunghezza variabile.
11) torch.nn.pad_sequence	Viene utilizzato per riempire un elenco di tensori di lunghezza variabile con valore di riempimento.
12) torch.nn.pack_sequence	Viene utilizzato per comprimere un elenco di tensori di lunghezza variabile
13) torch.nn.remove_spectral_norm	Viene utilizzato per rimuovere la normalizzazione spettrale e la riparametrizzazione da un modulo.

Riferimento:

https://pytorch.org/docs/stable/nn.html