PyTorch中的Variable变量详解

一、了解Variable

顾名思义，Variable就是 变量 的意思。实质上也就是可以变化的量，区别于int变量，它是一种可以变化的变量，这正好就符合了反向传播，参数更新的属性。

具体来说，在pytorch中的Variable就是一个存放会变化值的地理位置，里面的值会不停发生片花，就像一个装鸡蛋的篮子，鸡蛋数会不断发生变化。那谁是里面的鸡蛋呢，自然就是pytorch中的tensor了。（也就是说，pytorch都是有tensor计算的，而tensor里面的参数都是Variable的形式）。如果用Variable计算的话，那返回的也是一个同类型的Variable。

【tensor 是一个多维矩阵】

用一个例子说明，Variable的定义：

import torch
from torch.autograd import Variable # torch 中 Variable 模块
tensor = torch.FloatTensor([[1,2],[3,4]])
# 把鸡蛋放到篮子里, requires_grad是参不参与误差反向传播, 要不要计算梯度
variable = Variable(tensor, requires_grad=True)
 
print(tensor)
"""
 1 2
 3 4
[torch.FloatTensor of size 2x2]
"""
 
print(variable)
"""
Variable containing:
 1 2
 3 4
[torch.FloatTensor of size 2x2]
"""

注：tensor不能反向传播，variable可以反向传播。

二、Variable求梯度

Variable计算时，它会逐渐地生成计算图。这个图就是将所有的计算节点都连接起来，最后进行误差反向传递的时候，一次性将所有Variable里面的梯度都计算出来，而tensor就没有这个能力。

v_out.backward() # 模拟 v_out 的误差反向传递

print(variable.grad) # 初始 Variable 的梯度
'''
 0.5000 1.0000
 1.5000 2.0000
'''

三、获取Variable里面的数据

直接print(Variable) 只会输出Variable形式的数据，在很多时候是用不了的。所以需要转换一下，将其变成tensor形式。

print(variable)  # Variable 形式
"""
Variable containing:
 1 2
 3 4
[torch.FloatTensor of size 2x2]
"""
 
print(variable.data) # 将variable形式转为tensor 形式
"""
 1 2
 3 4
[torch.FloatTensor of size 2x2]
"""
 
print(variable.data.numpy()) # numpy 形式
"""
[[ 1. 2.]
 [ 3. 4.]]
"""

扩展

在PyTorch中计算图的特点总结如下：

autograd根据用户对Variable的操作来构建其计算图。

1、requires_grad

variable默认是不需要被求导的，即requires_grad属性默认为False，如果某一个节点的requires_grad为True，那么所有依赖它的节点requires_grad都为True。

2、volatile

variable的volatile属性默认为False，如果某一个variable的volatile属性被设为True，那么所有依赖它的节点volatile属性都为True。volatile属性为True的节点不会求导，volatile的优先级比requires_grad高。

3、retain_graph

多次反向传播（多层监督）时，梯度是累加的。一般来说，单次反向传播后，计算图会free掉，也就是反向传播的中间缓存会被清空【这就是动态度的特点】。为进行多次反向传播需指定retain_graph=True来保存这些缓存。

4、backward()

反向传播，求解Variable的梯度。放在中间缓存中。