一. pytorch多卡訓練的原理

原理：
（1）將模型加載到一個指定的主GPU上，然后將模型淺拷貝到其它的從GPU上；
（2）將總的batch數據等分到不同的GPU上（坑：需要先將數據加載到主GPU上）；
（3）每個GPU根據自己分配到的數據進行forward計算得到loss，并通過backward得到權重梯度；
（4）主GPU將所有從GPU得到的梯度進行合并并用于更新模型的參數。
實現：
（1）模型方面

device_ids = [0, 1, 2, 3]
model = Model(input_size, output_size)
model = nn.DataParallel(model, device_ids=device_ids) #單卡沒有這行代碼
model = model.cuda(device_ids[1]) #指定哪塊卡為主GPU，默認是0卡

（2）數據方面

for data in data_loader:
    input_var = Variable(data.cuda(device_ids[1])) #默認指定用0卡先加載數據就會報錯
    output = model(input_var)

二. pytorch中gather和scatter_

1. gather（聚合操作）
   （1）函數原型：torch.gather(input, dim, index, out=None)；
   （2）函數功能：對于out指定位置上的值，去尋找input里面對應的索引位置，根據是index；
   （3）三維數組的通項公式

out[i][j][k] = input[index[i][j][k]][j][k]  # if dim = 0
out[i][j][k] = input[i][index[i][j][k]][k]  # if dim = 1
out[i][j][k] = input[i][j][index[i][j][k]]  # if dim = 2

2. scatter_（分散操作）
   （1）函數原型：Tensor.scatter_(dim, index, src)
   （2）函數功能：src（或者說input）指定位置上的值，去分配給output對應索引位置，根據是index；
   （3）三維數組的通項公式：

self[index[i][j][k]][j][k] = src[i][j][k]  # if dim == 0
self[i][index[i][j][k]][k] = src[i][j][k]  # if dim == 1
self[i][j][index[i][j][k]] = src[i][j][k]  # if dim == 2

三. pytorch中torch.Tensor()和torch.tensor()的相同點和區別

1. 相同點
   Tensor和tensor都能用于生成新的張量

>>> a=torch.Tensor([1,2])
>>> a
tensor([1., 2.])
>>> a=torch.tensor([1,2])
>>> a
tensor([1, 2])

2. 不同點
   torch.Tensor()是python類，是torch.FloatTensor()的別名，使用torch.Tensor()會調用Tensor類的構造函數，生成float類型的張量；
   而torch.tensor()僅僅是python的函數，函數原型是torch.tensor(data, dtype=None, device=None, requires_grad=False)，其中data可以是scalar，list，tuple，numpy array等等。
   然后torch.tensor會從data中的數據部分進行拷貝（而不是引用），根據原始數據類型生成相應的 torch.LongTensor、torch.FloatTensor和torch.DoubleTensor。比如：

>>> a=torch.tensor([1,2])
>>> a.type()
'torch.LongTensor'

>>> a=torch.tensor([1.,2.])
>>> a.type()
'torch.FloatTensor'

>>> a=np.zeros(2,dtype=np.float64)
>>> a=torch.tensor(a)
>>> a.type()
'torch.DoubleTensor'

四. pytorch中Variable的理解

torch.autograd.Variable是Autograd的核心類，它封裝了Tensor，并整合了反向傳播的相關實現。Variable包含了三個屬性：
（1）data：存儲了Tensor本體的數據；
（2）grad：保存了data的梯度，其本身也是個Variable，shape與data相同；
（3）grad_fn：指向Function對象，用于反向傳播的梯度計算。但是在pytorch0.4之后，將Variable與Tensor整合到了一起，聲明torch.tensor也包含這三個屬性。

五. pytorch中backward()的理解

https://blog.csdn.net/sinat_28731575/article/details/90342082

六. tensorflow中variable和get_variable的區別

（1）variable是用來創建變量的，當兩個變量的名字在同一作用域內相同時，tensorflow會自動將第二個定義的variable的名字加上"_1"，則會生成新的name，如果使用在name_scope內，則會在name的前面加上name_scope名字的前綴；
（2）get_variable的功能是用來進行變量共享的，當變量不存在時，則會自動創建該變量。如果存在時，需要設置reuse=True來獲取該變量，實現變量共享。需要注意的是，get_variable在variable_scope內使用才會給name加上前綴，在name_scope中使用并不會。

七. tensorflow中節點和邊代表的什么

（1）節點代表著多種功能，比如說輸入，變量初始化，運算，控制，輸出等；
（2）邊代表輸入與輸出之間的關系，即數據流動的方向。

八. pytorch中train和eval有什么不同

(1). model.train()——訓練時候啟用
啟用 BatchNormalization 和 Dropout，將BatchNormalization和Dropout置為True
(2). model.eval()——驗證和測試時候啟用
不啟用 BatchNormalization 和 Dropout，將BatchNormalization和Dropout置為False

train模式會計算梯度，eval模式不會計算梯度。

九、caffe的im2col

參考 caffe在實現卷積的時候，將kernel展開成行向量（每一行表示一個輸出channel，output channel為幾，就有幾個行向量），將input tensor展開成列向量（im2col操作），但是是根據kernel的shape展開，（kernel能滑動多少次，就有多少列），不同的input channel被分成了很多矩陣塊，但是都是“縱向放置”，然后將kernel和input tensor做矩陣乘法，得到output_channels行，output_h * output_w列的矩陣，每一行都可以展開成一張輸出特征圖（由于圖像數據是連續存儲的，只需要按行按列排滿即可）。

PS：不同框架的訪存機制不一樣，所以會有行列相反這樣的區別。python和c++的數據存儲是行優先，matlab是列優先。所以，在caffe框架下，im2col是將一個小窗的值展開為一行，而在matlab中則展開為列。所以說，行列的問題沒有本質區別，目的都是為了在計算時讀取連續的內存。

十. tensorflow底層實現卷積的方式

參考 pytorch，tensorflow，caffe底層實現卷積的核心都是im2col， 這里以tensorflow為例。

tf.nn.conv2d()函數的定義為：
conv2d(input,filter,strides,padding,use_cudnn_on_gpu=True,data_format="NHWC",dilations=[1,1,1,1],name=None)

給定 4-D input 和 filter tensors計算2-D卷積，其中input tensor 的 shape是: [B, H, W, C]，filter / kernel tensor 的 shape是: [filter_height, filter_width, in_channels, out_channels]

卷積op執行方式：

1. 將filter展開為一個 shape 為[filter_height * filter_width * in_channels, out_channels] 大小的2-D 矩陣。
2. 從 input tensor按照每個filter位置上提取圖像patches來構成一個虛擬的shape大小為[batch, out_height, out_width,filter_height * filter_width * in_channels]的tensor 。（相當于在input每個卷積核的位置上(包含了同一位值對應的不同channel)提取patches）
   ps：把輸入圖像要經行卷積操作的這一區域展成列向量的操作通常稱為im2col
3. 對每個patch, 右乘以 filter matrix.得到[batch, out_height, out_width,out_channels]大小的輸出。（Input maps的第一列×kernels的第一行，得到輸出的第一個值，Input maps的第i列×kernels的第j行，得到輸出特征圖第i列第 j行的值）

十一. Pytorch和tensorflow區別，底層分別是怎么實現動態圖和靜態圖的？

【參考】

tensorflow實現反向傳播：

import tensorflow as tf
weight = tf.Variable(tf.random_uniform([1], -1.0, 1.0))
biases = tf.Variable(tf.zeros([1]))
y = weight * x_data + biases

loss = tf.reduce_mean(tf.square(y - y_data)) # 計算loss
optimizer = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate=0.05)

train_step = optimizer.minimize(loss)

init = tf.initialize_all_variables()
sess.run(init)

sess.run(train_step, feed_dict={x_data:x, y_data:y})

pytorch實現反向傳播：loss.backward()