pytorch的两个函数 .detach() .detach_() 的作用和区别

前言：当我们再训练网络的时候可能希望保持一部分的网络参数不变，只对其中一部分的参数进行调整；或者值训练部分分支网络，并不让其梯度对主网络的梯度造成影响，这时候我们就需要使用**detach()**函数来切断一些分支的反向传播。

1 tensor.detach()

返回一个新的tensor，从当前计算图中分离下来的，但是仍指向原变量的存放位置,不同之处只是requires_grad为false，得到的这个tensor永远不需要计算其梯度，不具有grad。
即使之后重新将它的requires_grad置为true,它也不会具有梯度grad.

这样我们就会继续使用这个新的tensor进行计算，后面当我们进行反向传播时，到该调用detach()的tensor就会停止，不能再继续向前进行传播。

注意：
使用detach返回的tensor和原始的tensor共同一个内存，即一个修改另一个也会跟着改变。

举例说明：
1，正常情况下：

import torch
 
a = torch.tensor([1, 2, 3.], requires_grad=True)
print(a.grad)
out = a.sigmoid()
 
out.sum().backward()
print(a.grad)
'''返回：
None
tensor([0.1966, 0.1050, 0.0452])
'''

2，当使用detach()分离tensor但是没有更改这个tensor时，并不会影响backward():

import torch
 
a = torch.tensor([1, 2, 3.], requires_grad=True)
print(a.grad)
out = a.sigmoid()
print(out)
 
#添加detach(),c的requires_grad为False
c = out.detach()
print(c)
 
#这时候没有对c进行更改，所以并不会影响backward()
out.sum().backward()
print(a.grad)
 
'''返回：
None
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526], grad_fn=)
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526])
tensor([0.1966, 0.1050, 0.0452])
'''

从上可见tensor c是由out分离得到的，但是我也没有去改变这个c，这个时候依然对原来的out求导是不会有错误的，即c,out之间的区别是c是没有梯度的，out是有梯度的,但是需要注意的是下面两种情况是汇报错的，

3，当使用detach()分离tensor，然后用这个分离出来的tensor去求导数，会影响backward()，会出现错误：

import torch
 
a = torch.tensor([1, 2, 3.], requires_grad=True)
print(a.grad)
out = a.sigmoid()
print(out)
 
#添加detach(),c的requires_grad为False
c = out.detach()
print(c)
 
#使用新生成的Variable进行反向传播
c.sum().backward()
print(a.grad)
 
'''返回：
None
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526], grad_fn=)
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526])
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 13, in 
    c.sum().backward()
  File "/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/site-packages/torch/tensor.py", line 102, in backward
    torch.autograd.backward(self, gradient, retain_graph, create_graph)
  File "/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/site-packages/torch/autograd/__init__.py", line 90, in backward
    allow_unreachable=True)  # allow_unreachable flag
RuntimeError: element 0 of tensors does not require grad and does not have a grad_fn
'''

4，当使用detach()分离tensor并且更改这个tensor时，即使再对原来的out求导数，会影响backward()，会出现错误
如果此时对c进行了更改，这个更改会被autograd追踪，在对out.sum()进行backward()时也会报错，因为此时的值进行backward()得到的梯度是错误的：

import torch
 
a = torch.tensor([1, 2, 3.], requires_grad=True)
print(a.grad)
out = a.sigmoid()
print(out)
 
#添加detach(),c的requires_grad为False
c = out.detach()
print(c)
c.zero_() #使用in place函数对其进行修改
 
#会发现c的修改同时会影响out的值
print(c)
print(out)
 
#这时候对c进行更改，所以会影响backward()，这时候就不能进行backward()，会报错
out.sum().backward()
print(a.grad)
 
'''返回：
None
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526], grad_fn=)
tensor([0.7311, 0.8808, 0.9526])
tensor([0., 0., 0.])
tensor([0., 0., 0.], grad_fn=)
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in 
    out.sum().backward()
  File "/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/site-packages/torch/tensor.py", line 102, in backward
    torch.autograd.backward(self, gradient, retain_graph, create_graph)
  File "/anaconda3/envs/deeplearning/lib/python3.6/site-packages/torch/autograd/__init__.py", line 90, in backward
    allow_unreachable=True)  # allow_unreachable flag
RuntimeError: one of the variables needed for gradient computation has been modified 
by an inplace operation
'''

2 tensor.detach_()

将一个tensor从创建它的图中分离，并把它设置成叶子tensor：
其实就相当于变量之间的关系本来是x -> m -> y,这里的叶子tensor是x，但是这个时候对m进行了m.detach_()操作,其实就是进行了两个操作：

• 将m的grad_fn的值设置为None,这样m就不会再与前一个节点x关联，这里的关系就会变成x, m -> y,此时的m就变成了叶子结点
• 然后会将m的requires_grad设置为False，这样对y进行backward()时就不会求m的梯度

总结：其实detach()和detach_()很像，两个的区别就是detach_()是对本身的更改，detach()则是生成了一个新的tensor。
比如x -> m -> y中如果对m进行detach()，后面如果反悔想还是对原来的计算图进行操作还是可以的
但是如果是进行了detach_()，那么原来的计算图也发生了变化，就不能反悔了

这种感觉就像是，树上长着果子，然后detach_()是直接把果子摘下来；detach()就像是把果子拿下来，然后果子还与树枝有着一根线。