我试图切换到TensorFlow急切模式,我发现GradientTape()
上下文与implicit_gradients()
和implicit_value_and_gradients()
之间的文档w.r.t区别有点令人困惑。它们之间的区别是什么时候最好使用哪一个? intro point in the documentation根本没有提到隐式*函数,但是tf repo中的几乎所有示例似乎都使用该方法来计算渐变。
答案 0 :(得分:12)
启用eager执行时,有4种方法可以自动计算渐变(实际上,它们也可以在图形模式下工作):
tf.GradientTape
上下文记录计算,以便您可以调用tfe.gradient()
来获取在记录任何可训练变量时计算的任何张量的渐变。tfe.gradients_function()
接受一个函数(比如f()
)并返回一个渐变函数(比如说fg()
),它可以计算f()
关于输出的f()
的渐变tfe.implicit_gradients()
(或其中一部分)的参数。fg()
非常相似,但f()
计算tfe.implicit_value_and_gradients()
输出相对于这些输出所依赖的所有可训练变量的渐变。fg()
几乎完全相同,但f()
也会返回函数tf.GradientTape
的输出。通常,在机器学习中,您需要计算与模型参数(即变量)相关的损失梯度,并且您通常也会对损失本身的值感兴趣。对于此用例,最简单和最有效的选项是tfe.implicit_value_and_gradients()
和tfe.implicit_value_and_gradients()
(其他两个选项不会为您提供损失本身的值,因此如果您需要它,则需要额外的计算)。我个人在编写生产代码时更喜欢tf.GradientTape
,而在Jupyter笔记本中进行实验时我更喜欢tf.GradientTape
。
修改:在TF 2.0中,似乎只剩下import tensorflow as tf
import tensorflow.contrib.eager as tfe
tf.enable_eager_execution()
w1 = tfe.Variable(2.0)
w2 = tfe.Variable(3.0)
def weighted_sum(x1, x2):
return w1 * x1 + w2 * x2
s = weighted_sum(5., 7.)
print(s.numpy()) # 31
。也许其他功能会被添加回来,但我不会指望它。
让我们创建一个小功能来突出差异:
tf.GradientTape
GradientTape
在s
上下文中,记录所有操作,然后您可以计算任何可训练变量在上下文中计算的任何张量的梯度。例如,此代码在GradientTape
上下文中计算s
,然后根据w1
计算s = w1 * x1 + w2 * x2
的渐变。自s
起,与w1
相关的x1
的渐变为with tf.GradientTape() as tape:
s = weighted_sum(5., 7.)
[w1_grad] = tape.gradient(s, [w1])
print(w1_grad.numpy()) # 5.0 = gradient of s with regards to w1 = x1
:
tfe.gradients_function()
s
此函数返回另一个函数,该函数可以计算函数返回值与其参数之间的渐变。例如,我们可以使用它来定义一个函数,该函数将根据x1
和x2
来计算grad_fn = tfe.gradients_function(weighted_sum)
x1_grad, x2_grad = grad_fn(5., 7.)
print(x1_grad.numpy()) # 2.0 = gradient of s with regards to x1 = w1
的渐变:
weighted_sum()
在优化的上下文中,对于我们可以调整的变量,它会更有意义地计算渐变。为此,我们可以更改w1
函数以将w2
和tfe.gradients_function()
作为参数,并告诉"w1"
仅考虑名为"w2"
的参数和def weighted_sum_with_weights(w1, x1, w2, x2):
return w1 * x1 + w2 * x2
grad_fn = tfe.gradients_function(weighted_sum_with_weights, params=["w1", "w2"])
[w1_grad, w2_grad] = grad_fn(w1, 5., w2, 7.)
print(w2_grad.numpy()) # 7.0 = gradient of s with regards to w2 = x2
:
tfe.implicit_gradients()
weighted_sum()
此函数返回另一个函数,该函数可以计算函数返回值的梯度,该值依赖于它所依赖的所有可训练变量。回到s
的第一个版本,我们可以使用它来计算w1
关于w2
和grad_fn = tfe.implicit_gradients(weighted_sum)
[(w1_grad, w1_var), (w2_grad, w2_var)] = grad_fn(5., 7.)
print(w1_grad.numpy()) # 5.0 = gradient of s with regards to w1 = x1
assert w1_var is w1
assert w2_var is w2
的渐变,而不必显式传递这些变量。请注意,渐变函数返回梯度/变量对列表:
w1
这个函数确实看起来是最简单和最有用的选项,因为通常我们感兴趣的是计算与模型参数(即变量)有关的损失的梯度。
注意:尝试使w1 = tfe.Variable(2., trainable=False)
无法解决(weighted_sum()
)并重新定义grad_fn
,您会看到s
仅返回与{w2
相关的渐变tfe.implicit_value_and_gradients()
1}}。
implicit_gradients()
此函数几乎与weighted_sum()
相同,但它创建的函数也返回被区分的函数的结果(在本例中为grad_fn = tfe.implicit_value_and_gradients(weighted_sum)
s, [(w1_grad, w1_var), (w2_grad, w2_var)] = grad_fn(5., 7.)
print(s.numpy()) # 31.0 = s = w1 * x1 + w2 * x2
):
db = firebase.FirebaseApplication("https://db.firebaseio.com")
def foo(a, b, c, d):
"""code that PUT data from a b c d to Firebase"""
当你需要函数的输出和它的渐变时,这个函数可以给你一个很好的性能提升,因为你在使用autodiff计算渐变时可以免费获得函数的输出。