2018-04-06

TensorFlow中的自动梯度
首先优化函数的定义就是前面一部分opt
=tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate)，定义好优化函数之后，可以通过grads_and_vars = opt.compute_gradients(loss, )来计算loss对于一个变量列表里面每一个变量的梯度，得到的grads_and_vars是一个list of tuples，list中的每个tuple都是由(gradient, variable)构成的，我们可以通过get_grads_and_vars = [(gv[0], gv[1]) for gv in grads_and_vars]将其分别取出来，然后通过opt.apply_gradients(get_grads_and_vars)来更新里面的参数，下面我们举一个小例子。

import tensorflow as tf

x = tf.Variable(5, dtype=tf.float32)
y = tf.Variable(3, dtype=tf.float32)

z = x**2 + x * y + 3

sess = tf.Session()
# initialize variable
sess.run(tf.global_variables_initializer())

# define optimizer
optimizer = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1)

# compute gradient z w.r.t x and y
grads_and_vars = optimizer.compute_gradients(z, [x, y])

# fetch the variable
get_grads_and_vars = [(gv[0], gv[1]) for gv in grads_and_vars]


# dz/dx = 2*x + y= 13
# dz/dy = x = 5
print('grads and variables')
print('x: grad {}, value {}'.format(
sess.run(get_grads_and_vars[0][0]), sess.run(get_grads_and_vars[0][1])))

print('y: grad {}, value {}'.format(
sess.run(get_grads_and_vars[1][0]), sess.run(get_grads_and_vars[1][1])))

print('Before optimization')
print('x: {}, y: {}'.format(sess.run(x), sess.run(y)))

# optimize parameters
opt = optimizer.apply_gradients(get_grads_and_vars)
# x = x - 0.1 * dz/dx = 5 - 0.1 * 13 = 3.7
# y = y - 0.1 * dz/dy = 3 - 0.1 * 5 = 2.5
print('After optimization using learning rate 0.1')
sess.run(opt)
print('x: {:.3f}, y: {:.3f}'.format(sess.run(x), sess.run(y)))
sess.close()

image.png

在实际中，我们当然不用手动更新参数，optimizer类可以帮我们自动更新，另外还有一个函数也能够计算梯度。

 tf.gradients(ys, xs, grad_ys=None, name='gradients', colocate_gradients_with_ops=False, gate_gradients=False, aggregation_method=None)

这个函数会返回list，list的长度就是xs的长度，list中每个元素都是

image.png

。

实际运用: 这个方法对于只训练部分网络非常有用，我们能够使用上面的函数只对网络中一部分参数求梯度，然后对他们进行梯度的更新。

链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/28924642