tf.gradients() 是如何工作的？

Posted 2023-03-12

【中文标题】tf.gradients() 是如何工作的？

【英文标题】：How do tf.gradients() work?

【发布时间】：2017-10-11 13:35:55

【问题描述】：

我是 tensorflow 的新手，我看过一些教程，但我不知道 tf.gradients() 是如何工作的。如果我给它两个二维矩阵的输入，它将如何计算偏导数？我真的很困惑，如果有人可以请帮助我，这将是一个很大的帮助。

import tensorflow as tf
import numpy as np

X = np.random.rand(3,3)
y = np.random.rand(2,2)

grad = tf.gradients(X,y)

with tf.Session() as sess:
    sess.run(grad)
    print(grad)

这给出了一个错误：

Traceback（最近一次调用最后一次）： 文件“C:/Users/Sandeep IPK/PycharmProjects/tests/samples2.py”，第 10 行，在 sess.run（研究生） 运行中的文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 767 行 run_metadata_ptr) 文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 952 行，在 _run fetch_handler = _FetchHandler(self._graph, fetches, feed_dict_string) init 中的文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 408 行 self._fetch_mapper = _FetchMapper.for_fetch(fetches) 文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 230 行，在 for_fetch 返回_ListFetchMapper（获取） init 中的文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 337 行 self._mappers = [_FetchMapper.for_fetch(fetch) for fetches] 文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 337 行，在 self._mappers = [_FetchMapper.for_fetch(fetch) for fetches] 文件“C:\Users\Sandeep IPK\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages\tensorflow\python\client\session.py”，第 227 行，在 for_fetch （获取，类型（获取））） TypeError: Fetch 参数 None 的类型无效

进程以退出代码 1 结束

【问题讨论】：

能否请您以等宽字体输入错误，仅用于略读目的

【参考方案1】：

TensorFlow 使用基于链式法则的reverse accumulation 来计算点处的梯度值。为了计算函数相对于变量的梯度，您必须同时定义两者。您还必须指定要计算梯度的值。在此示例中，您计算​​ y=x**2+x+1 相对于 x 在 2 处的梯度：

#!/usr/bin/env python3
import tensorflow as tf

x = tf.Variable(2.0)
y = x**2 + x - 1

grad = tf.gradients(y, x)

init = tf.global_variables_initializer()

with tf.Session() as sess:
    sess.run(init)
    grad_value = sess.run(grad)
    print(grad_value)

# output: [5.0]

如果您的变量是矩阵，也可以计算梯度。在这种情况下，梯度也将是一个矩阵。这里我们使用一个简单的例子，当函数依赖于所有矩阵元素的总和时：

#!/usr/bin/env python3
import tensorflow as tf

X = tf.Variable(tf.random_normal([3, 3]))
X_sum = tf.reduce_sum(X)
y = X_sum**2 + X_sum - 1

grad = tf.gradients(y, X)

init = tf.global_variables_initializer()

with tf.Session() as sess:
    sess.run(init)
    grad_value = sess.run(grad)
    print(grad_value)

# output: [array([[ 9.6220665,  9.6220665,  9.6220665],
#   [ 9.6220665,  9.6220665,  9.6220665],
#   [ 9.6220665,  9.6220665,  9.6220665]], dtype=float32)]