当前位置: 首页 > news >正文

11、PyTorch中如何进行向量微分、矩阵微分与计算雅克比行列式

文章目录

  • 1. Jacobian matrix
  • 2. python 代码

1. Jacobian matrix

  • 计算
    f ( x ) = [ f 1 = x 1 2 + 2 x 2 f 2 = 3 x 1 + 4 x 2 2 ] , J = [ ∂ f 1 ∂ x 1 ∂ f 1 ∂ x 2 ∂ f 2 ∂ x 1 ∂ f 2 ∂ x 2 ] = [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] \begin{equation} f(x)=\begin{bmatrix} f_1=x_1^2+2x_2\\\\f_2=3x_1+4x_2^2\end{bmatrix}, J=\begin{bmatrix} \frac{\partial f_1}{\partial x_1}&\frac{\partial f_1}{\partial x_2}\\\\ \frac{\partial f_2}{\partial x_1}&\frac{\partial f_2}{\partial x_2} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 2x_1&2\\\\3&8x_2\end{bmatrix} \end{equation} f(x)= f1=x12+2x2f2=3x1+4x22 ,J= x1f1x1f2x2f1x2f2 = 2x1328x2
  • 我们假设 x 1 = 1 , x 2 = 2 x_1=1,x_2=2 x1=1,x2=2,可得Jacobian matrix 表示如下:
    J = [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] = [ 2 2 3 16 ] \begin{equation} J=\begin{bmatrix} 2x_1&2\\\\3&8x_2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 2&2\\\\3&16\end{bmatrix} \end{equation} J= 2x1328x2 = 23216
  • 因为fx为向量,所以在pytorch中一般是没有的,我们需要定义一个标量z
    z = [ 1 1 ] [ f 1 f 2 ] → ∂ z ∂ f = [ 1 1 ] \begin{equation} z=\begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}f_1\\\\f_2\end{bmatrix}\to \frac{\partial z}{\partial f}=\begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix} \end{equation} z=[11] f1f2 fz=[11]
  • 根据链式法则:
    ∂ z ∂ f ⋅ ∂ f ∂ x = ∂ z ∂ x \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial f} \cdot\frac{\partial f}{\partial x}= \frac{\partial z}{\partial x} \end{equation} fzxf=xz
  • 假设我们代入可得:
    ∂ z ∂ f ⋅ ∂ f ∂ x = [ 1 1 ] [ 2 2 3 16 ] = [ 5 18 ] \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial f} \cdot\frac{\partial f}{\partial x}= \begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix} 2&2\\\\3&16\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}5&18\end{bmatrix} \end{equation} fzxf=[11] 23216 =[518]
  • 根据pytorch中的自动微分,我们可以得到
    ∂ z ∂ x = [ 5 18 ] \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial x}=\begin{bmatrix}5&18\end{bmatrix} \end{equation} xz=[518]
  • 小结1:我们用自动微分,是无法像直接用jacobian函数样求解jacobian矩阵,而是因为引入[1,1]向量后,只能求得和值[5,18]
  • 小结2:想用反向传播求得jacobian矩阵,需要将fx中的每一项标量拆开求得,后再叠加在一起

2. python 代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# @FileName  :JacobianTest.py
# @Time      :2024/11/25 19:28
# @Author    :Jason Zhang
import torch
from torch import nn
from torch.autograd.functional import jacobiandef funx(x):return torch.stack([x[0] ** 2 + 2 * x[1], 3 * x[0] + 4 * x[1] ** 2])if __name__ == "__main__":run_code = 0in_x = torch.tensor([1.0, 2.0], dtype=torch.float, requires_grad=True)y = funx(in_x)y.backward(torch.ones_like(y))my_jacobian = jacobian(funx, in_x)print(f"my_jacobian=\n{my_jacobian}")x_grad = in_x.gradin_x_ones = torch.ones_like(in_x)jacobian_x_grad = in_x_ones @ my_jacobianprint(f"x_grad={x_grad}")print(f"jacobian_x_grad={jacobian_x_grad}")
my_jacobian=
tensor([[ 2.,  2.],[ 3., 16.]])
x_grad=tensor([ 5., 18.])
jacobian_x_grad=tensor([ 5., 18.])

相关文章:

11、PyTorch中如何进行向量微分、矩阵微分与计算雅克比行列式

文章目录 1. Jacobian matrix2. python 代码 1. Jacobian matrix 计算 f ( x ) [ f 1 x 1 2 2 x 2 f 2 3 x 1 4 x 2 2 ] , J [ ∂ f 1 ∂ x 1 ∂ f 1 ∂ x 2 ∂ f 2 ∂ x 1 ∂ f 2 ∂ x 2 ] [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] \begin{equation} f(x)\begin{bmatrix} f_1x_1^22x_2\\…...

【软件方案】智慧城市,智慧园区,智慧校园,智慧社区,大数据平台建设方案,大数据中台综合解决方案(word原件)

第1章 总体说明 1.1 建设背景 1.2 建设目标 1.3 项目建设主要内容 1.4 设计原则 第2章 对项目的理解 2.1 现状分析 2.2 业务需求分析 2.3 功能需求分析 第3章 大数据平台建设方案 3.1 大数据平台总体设计 3.2 大数据平台功能设计 3.3 平台应用 第4章 政策标准保障…...

用js实现点击抽奖

用原生的JS来完成的一个小游戏&#xff0c;进行了简单的点击触发以及判断 css&#xff1a; <style>* {margin: 0;padding: 0;}body {background-color: #f7f7f7;display: flex;justify-content: center;align-items: center;height: 100vh;margin: 0;}.container {backg…...

Django 自定义路由转换器

步骤 创建自定义转换器类 必须定义 regex 属性&#xff08;用于匹配参数&#xff09;。必须实现 to_python 和 to_url 方法。 to_python: 将匹配的参数转换为视图函数可用的 Python 数据。to_url: 将数据转换为 URL 格式&#xff08;用于反向解析&#xff09;。 注册转换器 使用…...

【JavaEE初阶】枫叶经霜艳,梅花透雪香-计算机是如何运行的?

本篇博客给大家带来的是与计算机相关的知识点, 包括:计算机的组成, 指令, 进程(重点). 文章专栏: JavaEE初阶 若有问题 评论区见 欢迎大家点赞 评论 收藏 分享 如果你不知道分享给谁,那就分享给薯条. 你们的支持是我不断创作的动力 . 1. 计算机的组成 1.1 计算机的发展史 计算…...

破解天然气巡检挑战,构建智能运维体系

一、行业现状 天然气行业在能源领域地位举足轻重&#xff0c;其工作环境高风险&#xff0c;存在有毒有害、易爆气体及高温等情况&#xff0c;且需持续监控设备运行状态&#xff0c;人工巡检面临巨大挑战与风险。好在随着科技发展&#xff0c;防爆巡检机器人的应用为天然气管道…...

go web单体项目 学习总结

为什么学习go 博主的主语言是Java&#xff0c;目前的工作也是做Java web开发&#xff0c;有了Java的经验后就想着再学一门语言&#xff0c;其实有两个原因&#xff0c;第一是基于兴趣&#xff0c;也想和Java对比下到底有什么不同&#xff0c;在学习go的时候让我更加了解了Java…...

Cocos游戏优化

在游戏开发中&#xff0c;性能优化是确保游戏流畅运行和玩家体验的关键环节。Cocos作为一款强大的开源游戏引擎&#xff0c;支持多平台开发&#xff0c;尤其在2D游戏开发领域有着显著优势。以下是一些针对 Cocos游戏优化的实用策略&#xff0c;旨在帮助开发者提升游戏性能和用户…...

wsl2的Ubuntu18.04安装ros和anaconda

参考&#xff1a;超详细 WSL2 安装 ros 和 anaconda_wsl2安装anaconda-CSDN博客 一.安装ros 1. 更换系统源 输入 wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros 和上面的链接一样&#xff0c;依次输入5-2-1 2. 安装ros 输入 wget http://fishros.c…...

基于迅为RK3568开发板全国产平台,快速实现APP开机自启动技术分享

应用场景&#xff1a; 在一些场景中需要系统启动以后就让应用程序运行起来&#xff0c;如闸机打卡系统&#xff0c;智能点餐系统&#xff0c;广告机系统等等。这个需求叫做自启动。 除全国产版本核心板以外&#xff0c;RK3568核心板还有工业级&#xff0c;商业级&#xff0c;连…...

C++网络编程之多播

概述 在移动互联网时代&#xff0c;随着多媒体应用的日益普及&#xff0c;如何高效地将数据传输给多个接收者成为了网络通信领域的一个重要课题。多播&#xff08;英文为Multicast&#xff09;作为一种高效的网络通信方式&#xff0c;可以将数据同时发送到多个接收者&#xff0…...

不只是请求和响应:使用Fiddler抓包URL和Method全指南(中)

欢迎浏览高耳机的博客 希望我们彼此都有更好的收获 感谢三连支持! 不只是请求和响应&#xff1a;使用Fiddler抓包HTTP协议全指南(上)-CSDN博客https://blog.csdn.net/Chunfeng6yugan/article/details/144005872?spm1001.2014.3001.5502 &#x1f649;在(上)篇博客中&#xf…...

学习threejs,使用设置normalMap法向量贴图创建更加细致的凹凸和褶皱

&#x1f468;‍⚕️ 主页&#xff1a; gis分享者 &#x1f468;‍⚕️ 感谢各位大佬 点赞&#x1f44d; 收藏⭐ 留言&#x1f4dd; 加关注✅! &#x1f468;‍⚕️ 收录于专栏&#xff1a;threejs gis工程师 文章目录 一、&#x1f340;前言1.1 ☘️THREE.MeshPhongMaterial高…...

Hive构建日搜索引擎日志数据分析系统

1.数据预处理 根据自己或者学校系统预制的数据 使用less sogou.txt可查看 wc -l sogou.txt 能够查看总行数 2.数据扩展部分 我的数据位置存放在 /data/bigfiles 点击q退出 将一个文件的内容传递到另一个目录文件下 原数据在 /data/bigfiles ->传递 到/data/workspac…...

Vue 3 defineModel: 简化组件的双向绑定

1. 引言 在 Vue 3.4 版本中,引入了一个新的组合式 API 函数 defineModel。这个函数大大简化了自定义组件中实现 v-model 的过程,使得创建具有双向绑定功能的组件变得更加直观和简洁。 © ivwdcwso (ID: u012172506) 2. defineModel 的基本概念 defineModel 是一个宏,它简…...

【Flutter】搭建Flutter开发环境,安卓开发

Flutter是谷歌开源的一个跨平台开发的框架&#xff0c;方便好用&#xff0c;这里以Windows 上构建 Flutter Android 应用为例&#xff0c;记录下我搭建环境时碰到的一些问题以及解决。 第一步&#xff1a;参考官网&#xff1a;开发 Android 应用 | Flutter 中文文档 - Flutter …...

Linux中的共享内存

在Linux中&#xff0c;共享内存是一种高效的进程间通信&#xff08;IPC&#xff09;机制&#xff0c;允许多个进程共享一块内存区域&#xff0c;从而实现数据的快速传递和共享。它的特点是可以直接访问共享的内存&#xff0c;无需额外的拷贝操作&#xff0c;因此速度非常快。 共…...

SpringBoot中忽略实体类中的某个属性不返回给前端的方法

使用Jackson的方式&#xff1a; //第一种方式&#xff0c;使用JsonIgnore注解标注在属性上&#xff0c;忽略指定属性 public class PropertyDTO {JsonProperty("disable")private Integer disable;JsonProperty("placeholder")private String placeholde…...

ubuntu 安装proxychains

在Ubuntu上安装Proxychains&#xff0c;你可以按照以下步骤操作&#xff1a; 1、更新列表 sudo apt-update 2、安装Proxychains sudo apt-get install proxychains 3、安装完成后&#xff0c;你可以通过编辑/etc/proxychains.conf文件来配置代理规则 以下是一个简单的配置示例&…...

pytorch四种单机多卡分布式训练方法

文章目录 1、原生pytorch&#xff08;mp.spawn)2、pytorch ddp (torchrun)3、lightning fabric4、Hugging Face Accelerate4、总结与对比4.1 mp.spawn4.2 torchrun4.3 Lightning Fabric4.4 Hugging face accelerate pytorch 分布式训练的四种方法。 我将会产生一份伪数据0到19共…...

【HarmonyOS 5.0】DevEco Testing:鸿蒙应用质量保障的终极武器

——全方位测试解决方案与代码实战 一、工具定位与核心能力 DevEco Testing是HarmonyOS官方推出的​​一体化测试平台​​&#xff0c;覆盖应用全生命周期测试需求&#xff0c;主要提供五大核心能力&#xff1a; ​​测试类型​​​​检测目标​​​​关键指标​​功能体验基…...

在 Nginx Stream 层“改写”MQTT ngx_stream_mqtt_filter_module

1、为什么要修改 CONNECT 报文&#xff1f; 多租户隔离&#xff1a;自动为接入设备追加租户前缀&#xff0c;后端按 ClientID 拆分队列。零代码鉴权&#xff1a;将入站用户名替换为 OAuth Access-Token&#xff0c;后端 Broker 统一校验。灰度发布&#xff1a;根据 IP/地理位写…...

力扣-35.搜索插入位置

题目描述 给定一个排序数组和一个目标值&#xff0c;在数组中找到目标值&#xff0c;并返回其索引。如果目标值不存在于数组中&#xff0c;返回它将会被按顺序插入的位置。 请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。 class Solution {public int searchInsert(int[] nums, …...

Python ROS2【机器人中间件框架】 简介

销量过万TEEIS德国护膝夏天用薄款 优惠券冠生园 百花蜂蜜428g 挤压瓶纯蜂蜜巨奇严选 鞋子除臭剂360ml 多芬身体磨砂膏280g健70%-75%酒精消毒棉片湿巾1418cm 80片/袋3袋大包清洁食品用消毒 优惠券AIMORNY52朵红玫瑰永生香皂花同城配送非鲜花七夕情人节生日礼物送女友 热卖妙洁棉…...

算法岗面试经验分享-大模型篇

文章目录 A 基础语言模型A.1 TransformerA.2 Bert B 大语言模型结构B.1 GPTB.2 LLamaB.3 ChatGLMB.4 Qwen C 大语言模型微调C.1 Fine-tuningC.2 Adapter-tuningC.3 Prefix-tuningC.4 P-tuningC.5 LoRA A 基础语言模型 A.1 Transformer &#xff08;1&#xff09;资源 论文&a…...

JS手写代码篇----使用Promise封装AJAX请求

15、使用Promise封装AJAX请求 promise就有reject和resolve了&#xff0c;就不必写成功和失败的回调函数了 const BASEURL ./手写ajax/test.jsonfunction promiseAjax() {return new Promise((resolve, reject) > {const xhr new XMLHttpRequest();xhr.open("get&quo…...

Razor编程中@Html的方法使用大全

文章目录 1. 基础HTML辅助方法1.1 Html.ActionLink()1.2 Html.RouteLink()1.3 Html.Display() / Html.DisplayFor()1.4 Html.Editor() / Html.EditorFor()1.5 Html.Label() / Html.LabelFor()1.6 Html.TextBox() / Html.TextBoxFor() 2. 表单相关辅助方法2.1 Html.BeginForm() …...

【LeetCode】3309. 连接二进制表示可形成的最大数值(递归|回溯|位运算)

LeetCode 3309. 连接二进制表示可形成的最大数值&#xff08;中等&#xff09; 题目描述解题思路Java代码 题目描述 题目链接&#xff1a;LeetCode 3309. 连接二进制表示可形成的最大数值&#xff08;中等&#xff09; 给你一个长度为 3 的整数数组 nums。 现以某种顺序 连接…...

Python 训练营打卡 Day 47

注意力热力图可视化 在day 46代码的基础上&#xff0c;对比不同卷积层热力图可视化的结果 import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torchvision import datasets, transforms from torch.utils.data import DataLoader import matplotlib.pypl…...

c# 局部函数 定义、功能与示例

C# 局部函数&#xff1a;定义、功能与示例 1. 定义与功能 局部函数&#xff08;Local Function&#xff09;是嵌套在另一个方法内部的私有方法&#xff0c;仅在包含它的方法内可见。 • 作用&#xff1a;封装仅用于当前方法的逻辑&#xff0c;避免污染类作用域&#xff0c;提升…...