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我想知道下面的代码如何才能更快。目前,它似乎慢得不合理,我怀疑我可能错误地使用了 autograd API。我期望的输出是 timeline
的每个元素在 f 的 jacobian 中求值,我确实得到了,但它需要很长时间:
import numpy as np
from autograd import jacobian
def f(params):
mu_, log_sigma_ = params
Z = timeline * mu_ / log_sigma_
return Z
timeline = np.linspace(1, 100, 40000)
gradient_at_mle = jacobian(f)(np.array([1.0, 1.0]))
我希望得到以下结果:
jacobian(f)
返回表示梯度向量 w.r.t 的函数。参数。 jacobian(f)(np.array([1.0, 1.0]))
是在点 (1, 1) 计算的 Jacobian。对我来说,这应该像一个向量化的 numpy 函数,所以它应该执行得非常快,即使对于 40k 长度的数组也是如此。然而,事实并非如此。即使像下面这样的东西也有同样糟糕的表现:
import numpy as np
from autograd import jacobian
def f(params, t):
mu_, log_sigma_ = params
Z = t * mu_ / log_sigma_
return Z
timeline = np.linspace(1, 100, 40000)
gradient_at_mle = jacobian(f)(np.array([1.0, 1.0]), timeline)
最佳答案
来自 https://github.com/HIPS/autograd/issues/439我收集到有一个未记录的函数 autograd.make_jvp
以快进模式计算雅可比矩阵。
链接状态:
Given a function f, vectors x and v in the domain of f,
make_jvp(f)(x)(v)
computes both f(x) and the Jacobian of f evaluated at x, right multiplied by the vector v.To get the full Jacobian of f you just need to write a loop to evaluate
make_jvp(f)(x)(v)
for each v in the standard basis of f's domain. Our reverse mode Jacobian operator works in the same way.
从你的例子:
import autograd.numpy as np
from autograd import make_jvp
def f(params):
mu_, log_sigma_ = params
Z = timeline * mu_ / log_sigma_
return Z
timeline = np.linspace(1, 100, 40000)
gradient_at_mle = make_jvp(f)(np.array([1.0, 1.0]))
# loop through each basis
# [1, 0] evaluates (f(0), first column of jacobian)
# [0, 1] evaluates (f(0), second column of jacobian)
for basis in (np.array([1, 0]), np.array([0, 1])):
val_of_f, col_of_jacobian = gradient_at_mle(basis)
print(col_of_jacobian)
输出:
[ 1. 1.00247506 1.00495012 ... 99.99504988 99.99752494
100. ]
[ -1. -1.00247506 -1.00495012 ... -99.99504988 -99.99752494
-100. ]
这在 google collab 上运行大约 0.005 秒。
编辑:
cdf
之类的函数还没有为常规 jvp
定义,但是您可以在定义它的地方使用另一个未记录的函数 make_jvp_reversemode
。用法类似,只是输出只是列而不是函数的值:
import autograd.numpy as np
from autograd.scipy.stats.norm import cdf
from autograd.differential_operators import make_jvp_reversemode
def f(params):
mu_, log_sigma_ = params
Z = timeline * cdf(mu_ / log_sigma_)
return Z
timeline = np.linspace(1, 100, 40000)
gradient_at_mle = make_jvp_reversemode(f)(np.array([1.0, 1.0]))
# loop through each basis
# [1, 0] evaluates first column of jacobian
# [0, 1] evaluates second column of jacobian
for basis in (np.array([1, 0]), np.array([0, 1])):
col_of_jacobian = gradient_at_mle(basis)
print(col_of_jacobian)
输出:
[0.05399097 0.0541246 0.05425823 ... 5.39882939 5.39896302 5.39909665]
[-0.05399097 -0.0541246 -0.05425823 ... -5.39882939 -5.39896302 -5.39909665]
请注意,由于使用了缓存,make_jvp_reversemode
将比 make_jvp
稍微快一个常数因子。
关于python - 提高 autograd jacobian 的性能,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/54488875/
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