Pytorch 自定义torch.autograd.Function

最新推荐文章于 2025-03-21 18:18:13 发布

L~花海

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分类专栏：机器学习深度学习文章标签： pytorch

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转载自:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27783097
https://www.jianshu.com/p/5d5d3957f684
ReLu 函数求导示例：

# -*- coding:utf8 -*-

import torch
from torch.autograd import Variable

class MyReLU(torch.autograd.Function):

    def forward(self, input_):
        # 在forward中，需要定义MyReLU这个运算的forward计算过程
        # 同时可以保存任何在后向传播中需要使用的变量值
        self.save_for_backward(input_)         # 将输入保存起来，在backward时使用
        output = input_.clamp(min=0)           # relu就是截断负数，让所有负数等于0
        return output

    def backward(self, grad_output):
        # 根据BP算法的推导（链式法则），dloss / dx = (dloss / doutput) * (doutput / dx)
        # dloss / doutput就是输入的参数grad_output、
        # 因此只需求relu的导数，在乘以grad_outpu
        input_, = self.saved_tensors
        grad_input = grad_output.clone()
        grad_input[input_ < 0] = 0               # 上诉计算的结果就是左式。即ReLU在反向传播中可以看做一个通道选择函数，所有未达到阈值（激活值<0）的单元的梯度都为0
        return grad_input

# Wrap一个ReLU函数
# 可以直接把刚才自定义的ReLU类封装成一个函数，方便直接调用
def relu(input_):
    # MyReLU()是创建一个MyReLU对象，
    # Function类利用了Python __call__操作，使得可以直接使用对象调用__call__制定的方法
    # __call__指定的方法是forward，因此下面这句MyReLU（）（input_）相当于
    # return MyReLU().forward(input_)
    return MyReLU()(input_)

input_ = Variable(torch.linspace(-3, 3, steps=5))
print input_
print relu(input_)
# input_ = Variable(torch.randn(1))
# relu = MyReLU()
# output_ = relu(input_)
#
# # 这个relu对象，就是output_.creator，即这个relu对象将output与input连接起来，形成一个计算图
# print relu
# print output_.creator

在pytorch库中：

import math

import torch
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Function


class ReLUF(Function):

    @staticmethod
    def forward(cxt, input):
        cxt.save_for_backward(input)

        output = input.clamp(min=0)

        return output

    @staticmethod
    def backward(cxt, grad_output):
        input, = cxt.saved_variables

        grad_input = grad_output.clone()
        grad_input[input < 0] = 0

        return grad_input


class LinearF(Function):

    @staticmethod
    def forward(cxt, input, weight, bias=None):
        cxt.save_for_backward(input, weight, bias)

        output = input.mm(weight.t())
        if bias is not None:
            output += bias

        return output

    @staticmethod
    def backward(cxt, grad_output):
        input, weight, bias = cxt.saved_variables

        grad_input = grad_weight = grad_bias = None
        if cxt.needs_input_grad[0]:
            grad_input = grad_output.mm(weight)
        if cxt.needs_input_grad[1]:
            grad_weight = grad_output.t().mm(input)
        if bias is not None and cxt.needs_input_grad[2]:
            grad_bias = grad_output.sum(0).squeeze(0)

        if bias is not None:
            return grad_input, grad_weight, grad_bias
        else:
            return grad_input, grad_weight


# aliases
relu = ReLUF.apply
linear = LinearF.apply


# simple test
if __name__ == "__main__":
    from torch.autograd import Variable

    torch.manual_seed(1111)
    a = torch.randn(2, 3)

    va = Variable(a, requires_grad=True)
    vb = relu(va)
    print va.data, vb.data

    vb.backward(torch.ones(va.size()))
    print va.grad.data