PyTorch 如何檢查模型梯度是否可導

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一、PyTorch 檢查模型梯度是否可導

當我們構建復雜網絡模型或在模型中加入復雜操作時，可能會需要驗證該模型或操作是否可導，即模型是否能夠優化，在PyTorch框架下，我們可以使用torch.autograd.gradcheck函數來實現這一功能。

首先看一下官方文檔中關於該函數的介紹：

可以看到官方文檔中介紹瞭該函數基於何種方法，以及其參數列表，下面給出幾個例子介紹其使用方法，註意：

Tensor需要是雙精度浮點型且設置requires_grad = True

第一個例子：檢查某一操作是否可導

from torch.autograd import gradcheck
import torch
import torch.nn as nn
 
inputs = torch.randn((10, 5), requires_grad=True, dtype=torch.double)
linear = nn.Linear(5, 3)
linear = linear.double()
test = gradcheck(lambda x: linear(x), inputs)
print("Are the gradients correct: ", test)

輸出為：

Are the gradients correct: True

第二個例子：檢查某一網絡模型是否可導

from torch.autograd import gradcheck
import torch
import torch.nn as nn 
# 定義神經網絡模型
class Net(nn.Module):
 
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.net = nn.Sequential(
            nn.Linear(15, 30),
            nn.ReLU(),
            nn.Linear(30, 15),
            nn.ReLU(),
            nn.Linear(15, 1),
            nn.Sigmoid()
        )
 
    def forward(self, x):
        y = self.net(x)
        return y
 
net = Net()
net = net.double()
inputs = torch.randn((10, 15), requires_grad=True, dtype=torch.double)
test = gradcheck(net, inputs)
print("Are the gradients correct: ", test)

輸出為：

Are the gradients correct: True

二、Pytorch求導

1.標量對矩陣求導

在這裡插入圖片描述

驗證： 

>>>import torch
>>>a = torch.tensor([[1],[2],[3.],[4]])    # 4*1列向量
>>>X = torch.tensor([[1,2,3],[5,6,7],[8,9,10],[5,4,3.]],requires_grad=True)  #4*3矩陣，註意，值必須要是float類型
>>>b = torch.tensor([[2],[3],[4.]]) #3*1列向量
>>>f = a.view(1,-1).mm(X).mm(b)  # f = a^T.dot(X).dot(b)
>>>f.backward()
>>>X.grad   #df/dX = a.dot(b^T)
tensor([[ 2.,  3.,  4.],
    [ 4.,  6.,  8.],
    [ 6.,  9., 12.],
    [ 8., 12., 16.]])
>>>a.grad b.grad   # a和b的requires_grad都為默認(默認為False)，所以求導時，沒有梯度
(None, None)
>>>a.mm(b.view(1,-1))  # a.dot(b^T)
    tensor([[ 2.,  3.,  4.],
    [ 4.,  6.,  8.],
    [ 6.,  9., 12.],
    [ 8., 12., 16.]])

2.矩陣對矩陣求導

在這裡插入圖片描述 在這裡插入圖片描述

驗證： 

>>>A = torch.tensor([[1,2],[3,4.]])  #2*2矩陣
>>>X =  torch.tensor([[1,2,3],[4,5.,6]],requires_grad=True)  # 2*3矩陣
>>>F = A.mm(X)
>>>F
tensor([[ 9., 12., 15.],
    [19., 26., 33.]], grad_fn=<MmBackward>)
>>>F.backgrad(torch.ones_like(F)) # 註意括號裡要加上這句
>>>X.grad
tensor([[4., 4., 4.],
    [6., 6., 6.]])

註意：

requires_grad為True的數組必須是float類型

進行backgrad的必須是標量，如果是向量，必須在後面括號裡加上torch.ones_like(X)

以上為個人經驗，希望能給大傢一個參考，也希望大傢多多支持WalkonNet。

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