详解 "1D target tensor expected, multi-target not supported" 错误

在深度学习中，当我们使用神经网络模型进行训练时，有时会遇到 "1D target tensor expected, multi-target not supported" 这样的错误信息。这个错误通常表示我们的模型期望一个一维向量作为目标值，但实际上我们传递了一个多维张量作为目标值。

错误背景

神经网络模型的训练通常需要一个目标值（标签）和对应的输入数据进行比较，以计算损失并进行参数更新。目标值通常是一个向量，其中每个元素表示一个类别的概率分布或某个具体的数值。

解决方法

出现 "1D target tensor expected, multi-target not supported" 错误的原因是我们传递给模型的目标值有问题，可能是一个多维张量。 以下是一些可能导致此错误的原因和相应的解决方法：

1. 目标值维度不正确

当目标值维度不正确时，会导致此错误。例如，如果模型期望一个一维向量，而我们传递了一个多维张量，就会发生错误。 解决方法:

• 确保目标值是一个一维向量。可以使用 .squeeze() 方法将多余的维度压缩成一维。
• 检查数据处理流程，确保目标值的维度与模型期望的相匹配。

2. 目标值数据类型不正确

有些模型要求目标值的数据类型是整数类型（例如分类任务），而在模型训练时传递了浮点型的目标值。 解决方法:

• 检查目标值的数据类型，确保与模型要求的数据类型一致（例如使用 torch.LongTensor 类型）。

3. 目标值包含了多个标签

有些模型不支持处理包含多个标签的目标值，因为它们期望每个样本只有一个对应的标签。 解决方法:

• 如果模型不支持处理多个标签，可以考虑修改模型结构或采用其他适合多标签任务的模型。
• 检查目标值的维度，确保每个样本只有一个对应的标签。

4. 数据加载器或批次处理问题

错误可能出现在数据加载器或批次处理过程中，通过查看数据加载和预处理的代码可以找到原因。 解决方法:

• 检查数据加载过程中的代码，确保目标值被正确处理和转换为合适的数据类型和维度。
• 检查数据加载器中的 collate_fn 函数，确保批次数据的形状和类型正确。

正在处理一个图像分类任务，使用PyTorch框架进行模型训练。

pythonCopy code
import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
from torchvision import datasets, transforms
# 数据预处理
transform = transforms.Compose([
    transforms.ToTensor(),
    transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))
])
# 加载训练集和测试集
train_dataset = datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True, transform=transform)
test_dataset = datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True, transform=transform)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True)
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=64, shuffle=True)
# 定义模型
class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.fc1 = nn.Linear(784, 128)
        self.fc2 = nn.Linear(128, 10)
    
    def forward(self, x):
        x = x.view(-1, 784)
        x = torch.relu(self.fc1(x))
        x = self.fc2(x)
        return x
model = Net()
# 定义损失函数和优化器
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)
# 训练模型
def train(model, train_loader, criterion, optimizer):
    model.train()
    for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
        optimizer.zero_grad()
        output = model(data)
        loss = criterion(output, target)
        loss.backward()
        optimizer.step()
# 测试模型
def test(model, test_loader, criterion):
    model.eval()
    test_loss = 0
    correct = 0
    
    with torch.no_grad():
        for data, target in test_loader:
            output = model(data)
            test_loss += criterion(output, target).item()
            pred = output.argmax(dim=1, keepdim=True)
            correct += pred.eq(target.view_as(pred)).sum().item()
    
    test_loss /= len(test_loader.dataset)
    accuracy = 100.0 * correct / len(test_loader.dataset)
    
    return test_loss, accuracy
# 主训练循环
for epoch in range(10):  # 假设训练10个epoch
    train(model, train_loader, criterion, optimizer)
    test_loss, accuracy = test(model, test_loader, criterion)
    print('Epoch: {}, Test Loss: {:.4f}, Accuracy: {:.2f}%'.format(epoch+1, test_loss, accuracy))

在这个示例代码中，我们使用了MNIST数据集进行训练，构建了一个简单的用于手写数字识别的神经网络模型。我们使用了nn.CrossEntropyLoss()作为损失函数，该函数要求目标值为一维标签。通过使用.squeeze()方法将多维的目标值压缩为一维向量，我们可以避免 "1D target tensor expected, multi-target not supported" 错误的发生。

squeeze() 方法是PyTorch张量（Tensor）类的一个方法，用于减少张量维度中的尺寸为1的维度。具体而言，该方法通过移除尺寸为1的维度来对张量进行压缩。 squeeze() 方法的语法如下：

pythonCopy code
torch.squeeze(input, dim=None, out=None)

参数说明：

• input：输入的张量。
• dim（可选）：指定要压缩的维度。如果维度已经在张量中标识为尺寸为1，则不会进行压缩。如果未指定，那么将删除所有尺寸为1的维度。
• out（可选）：输出张量。 squeeze() 方法的返回值是一个新的张量，该张量会删除尺寸为1的维度。如果指定了 out 参数，则操作结果将被写入该参数指定的张量，而不是创建一个新的张量。 示例：

pythonCopy code
import torch
# 创建一个尺寸为(1, 3, 1, 2)的张量
x = torch.randn(1, 3, 1, 2)
print(x.size())  # 输出：torch.Size([1, 3, 1, 2])
# 使用squeeze()压缩张量，删除尺寸为1的维度
y = torch.squeeze(x)
print(y.size())  # 输出：torch.Size([3, 2])
# 使用squeeze()指定压缩维度为2，压缩尺寸为1的维度
z = torch.squeeze(x, dim=2)
print(z.size())  # 输出：torch.Size([1, 3, 2])

在上面的示例中，我们创建了一个尺寸为(1, 3, 1, 2)的张量x，其中包含了两个尺寸为1的维度。然后我们使用squeeze()方法对张量进行压缩，删除了尺寸为1的维度，得到了新的张量y，尺寸为(3, 2)。在第三个示例中，我们指定了压缩维度为2，结果得到了尺寸为(1, 3, 2)的张量z。 squeeze() 方法在很多情况下非常有用，特别是当需要消除尺寸为1的维度时，可以简化代码和减少不必要的维度，同时保持张量的形状和结构。

总结

"1D target tensor expected, multi-target not supported" 错误通常表示我们传递给模型的目标值不符合模型的期望。通过检查目标值的维度、数据类型以及数据加载过程中的处理，我们可以找到并解决此错误。 在处理该错误时，需要仔细检查目标值的维度和数据类型，确保它们与模型的期望相匹配。此外，也要确保目标值不包含多个标签，除非模型明确支持多标签的情况。