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在PyTorch中可以方便的验证SoftMax交叉熵损失和对输入梯度的计算
关于softmax_cross_entropy求导的过程,可以参考HERE
示例:
# -*- coding: utf-8 -*- import torch import torch.autograd as autograd from torch.autograd import Variable import torch.nn.functional as F import torch.nn as nn import numpy as np # 对data求梯度, 用于反向传播 data = Variable(torch.FloatTensor([[1.0, 2.0, 3.0], [1.0, 2.0, 3.0], [1.0, 2.0, 3.0]]), requires_grad=True) # 多分类标签 one-hot格式 label = Variable(torch.zeros((3, 3))) label[0, 2] = 1 label[1, 1] = 1 label[2, 0] = 1 print(label) # for batch loss = mean( -sum(Pj*logSj) ) # for one : loss = -sum(Pj*logSj) loss = torch.mean(-torch.sum(label * torch.log(F.softmax(data, dim=1)), dim=1)) loss.backward() print(loss, data.grad)
输出:
tensor([[ 0., 0., 1.], [ 0., 1., 0.], [ 1., 0., 0.]]) # loss:损失 和 input's grad:输入的梯度 tensor(1.4076) tensor([[ 0.0300, 0.0816, -0.1116], [ 0.0300, -0.2518, 0.2217], [-0.3033, 0.0816, 0.2217]])
注意:
对于单输入的loss 和 grad
data = Variable(torch.FloatTensor([[1.0, 2.0, 3.0]]), requires_grad=True) label = Variable(torch.zeros((1, 3))) #分别令不同索引位置label为1 label[0, 0] = 1 # label[0, 1] = 1 # label[0, 2] = 1 print(label) # for batch loss = mean( -sum(Pj*logSj) ) # for one : loss = -sum(Pj*logSj) loss = torch.mean(-torch.sum(label * torch.log(F.softmax(data, dim=1)), dim=1)) loss.backward() print(loss, data.grad)
其输出:
# 第一组: lable: tensor([[ 1., 0., 0.]]) loss: tensor(2.4076) grad: tensor([[-0.9100, 0.2447, 0.6652]]) # 第二组: lable: tensor([[ 0., 1., 0.]]) loss: tensor(1.4076) grad: tensor([[ 0.0900, -0.7553, 0.6652]]) # 第三组: lable: tensor([[ 0., 0., 1.]]) loss: tensor(0.4076) grad: tensor([[ 0.0900, 0.2447, -0.3348]]) """ 解释: 对于输入数据 tensor([[ 1., 2., 3.]]) softmax之后的结果如下 tensor([[ 0.0900, 0.2447, 0.6652]]) 交叉熵求解梯度推导公式可知 s[0, 0]-1, s[0, 1]-1, s[0, 2]-1 是上面三组label对应的输入数据梯度 """
pytorch提供的softmax, 和log_softmax 关系
# 官方提供的softmax实现 In[2]: import torch ...: import torch.autograd as autograd ...: from torch.autograd import Variable ...: import torch.nn.functional as F ...: import torch.nn as nn ...: import numpy as np In[3]: data = Variable(torch.FloatTensor([[1.0, 2.0, 3.0]]), requires_grad=True) In[4]: data Out[4]: tensor([[ 1., 2., 3.]]) In[5]: e = torch.exp(data) In[6]: e Out[6]: tensor([[ 2.7183, 7.3891, 20.0855]]) In[7]: s = torch.sum(e, dim=1) In[8]: s Out[8]: tensor([ 30.1929]) In[9]: softmax = e/s In[10]: softmax Out[10]: tensor([[ 0.0900, 0.2447, 0.6652]]) In[11]: # 等同于 pytorch 提供的 softmax In[12]: org_softmax = F.softmax(data, dim=1) In[13]: org_softmax Out[13]: tensor([[ 0.0900, 0.2447, 0.6652]]) In[14]: org_softmax == softmax # 计算结果相同 Out[14]: tensor([[ 1, 1, 1]], dtype=torch.uint8) # 与log_softmax关系 # log_softmax = log(softmax) In[15]: _log_softmax = torch.log(org_softmax) In[16]: _log_softmax Out[16]: tensor([[-2.4076, -1.4076, -0.4076]]) In[17]: log_softmax = F.log_softmax(data, dim=1) In[18]: log_softmax Out[18]: tensor([[-2.4076, -1.4076, -0.4076]])
官方提供的softmax交叉熵求解结果
# -*- coding: utf-8 -*- import torch import torch.autograd as autograd from torch.autograd import Variable import torch.nn.functional as F import torch.nn as nn import numpy as np data = Variable(torch.FloatTensor([[1.0, 2.0, 3.0], [1.0, 2.0, 3.0], [1.0, 2.0, 3.0]]), requires_grad=True) log_softmax = F.log_softmax(data, dim=1) label = Variable(torch.zeros((3, 3))) label[0, 2] = 1 label[1, 1] = 1 label[2, 0] = 1 print("lable: ", label) # 交叉熵的计算方式之一 loss_fn = torch.nn.NLLLoss() # reduce=True loss.sum/batch & grad/batch # NLLLoss输入是log_softmax, target是非one-hot格式的label loss = loss_fn(log_softmax, torch.argmax(label, dim=1)) loss.backward() print("loss: ", loss, "\ngrad: ", data.grad) """ # 交叉熵计算方式二 loss_fn = torch.nn.CrossEntropyLoss() # the target label is NOT an one-hotted #CrossEntropyLoss适用于分类问题的损失函数 #input:没有softmax过的nn.output, target是非one-hot格式label loss = loss_fn(data, torch.argmax(label, dim=1)) loss.backward() print("loss: ", loss, "\ngrad: ", data.grad) """ """
输出
lable: tensor([[ 0., 0., 1.], [ 0., 1., 0.], [ 1., 0., 0.]]) loss: tensor(1.4076) grad: tensor([[ 0.0300, 0.0816, -0.1116], [ 0.0300, -0.2518, 0.2217], [-0.3033, 0.0816, 0.2217]])
通过和示例的输出对比, 发现两者是一样的
以上这篇PyTorch的SoftMax交叉熵损失和梯度用法就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持。
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暂无PyTorch的SoftMax交叉熵损失和梯度用法的评论...
稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!
昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。
这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。
而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?
更新日志
2024年11月19日
2024年11月19日
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