MindSpore:自动微分 作为一款「全场景 AI 框架」,MindSpore 是人工智能解决方案的重要组成部分,与 TensorFlow.PyTorch.PaddlePaddle 等流行深度学习框架对标,旨在大幅度降低 AI 应用开发门槛,让人工智能无处不在. MindSpore 是一款支持端.边.云独立/协同的统一训练和推理框架.希望通过这款完整的软件堆栈,实现一次性算子开发.一致的开发和调试体验,以此帮助开发者实现一次开发,应用在所有设备上平滑迁移的能力. 原生支持 AI 芯片,全场景一

技术背景 当前主流的深度学习框架,除了能够便捷高效的搭建机器学习的模型之外,其自动并行和自动微分等功能还为其他领域的科学计算带来了模式的变革.本文我们将探索如何用MindSpore去实现一个多维的自动微分,并且得到该多元函数的雅可比矩阵. 函数形式与雅可比矩阵形式 首先我们给定一个比较简单的z关于自变量x的函数形式(其中y和I是一些参数): \[z_{i,j}(x)=y_ix_j \] 比如我们考虑一个3*3的z,我们最终需要计算的是这样一个雅可比矩阵: \[J_z(x)= \left[ \be

本文介绍了五种微分方式,最后两种才是自动微分. 前两种方法求出了原函数对应的导函数,后三种方法只是求出了某一点的导数. 假设原函数是$f(x,y) = x^2y + y +2$,需要求其偏导数$\frac{\partial f}{\partial x}$和$\frac{\partial f}{\partial y}$,以便应用于梯度下降等算法. 1.手工求导 该方法比较简单,就是自备纸笔,应用基本的求导规则,以及链式求导法则,人工求导.缺点是对于复杂函数容易出错.幸运的是,这一计算过程可由计算机

参考:https://pytorch.org/tutorials/beginner/blitz/autograd_tutorial.html#sphx-glr-beginner-blitz-autograd-tutorial-py AUTOGRAD: AUTOMATIC DIFFERENTIATION PyTorch中所有神经网络的核心是autograd包.让我们先简单地看一下这个,然后我们来训练我们的第一个神经网络.autograd包为张量上的所有操作提供自动微分.它是一个按运行定义的框架,这

1.自动微分(AD) 作者:李济深链接:https://www.zhihu.com/question/48356514/answer/125175491来源:知乎著作权归作者所有.商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处. 开源里面比较干净的Forward Mode实现应该是ceres-solver里的的Jet[1]了.文件注释里解释得很详细.Reverse Mode比较成熟的实现是Stan[3]的.Adept[2]的实现思路有点意思,速度上跟Stan差不多(Stan在对节点函数上做了更

作者:李瞬生转摘链接:https://www.zhihu.com/question/48356514/answer/123290631来源:知乎著作权归作者所有. 实现 AD 有两种方式,函数重载与代码生成.两种方式的原理都一样,链式法则. 不难想象,任何计算都可以由第1步到第k步的序列形式,其中第 i 步计算的输入,在之前的 i-1 步中已经计算(例如编译器生成的汇编指令序列).因此,任何计算都可以看作形式如下图左侧的复合函数.微积分中的链式法则告诉我们,符合函数的导数可写作下图右侧的形式(假

现代深度学习系统中(比如MXNet, TensorFlow等)都用到了一种技术——自动微分.在此之前,机器学习社区中很少发挥这个利器,一般都是用Backpropagation进行梯度求解,然后进行SGD等进行优化更新.手动实现过backprop算法的同学应该可以体会到其中的复杂性和易错性,一个好的框架应该可以很好地将这部分难点隐藏于用户视角,而自动微分技术恰好可以优雅解决这个问题.接下来我们将一起学习这个优雅的技术:-).本文主要来源于陈天奇在华盛顿任教的课程CSE599G1: Deep Lea

序言:在训练一个神经网络时,梯度的计算是一个关键的步骤,它为神经网络的优化提供了关键数据.但是在面临复杂神经网络的时候导数的计算就成为一个难题,要求人们解出复杂.高维的方程是不现实的.这就是自动微分出现的原因,当前最流行的深度学习框架如PyTorch.Tensorflow等都提供了自动微分的支持,让人们只需要很少的工作就能神奇般地自动计算出复杂函数的梯度. PyTorch的autograd简介 Tensor是PyTorch实现多维数组计算和自动微分的关键数据结构.一方面,它类似于numpy的nd

神经网络通常依赖反向传播求梯度来更新网络参数,求梯度过程通常是一件非常复杂而容易出错的事情. 而深度学习框架可以帮助我们自动地完成这种求梯度运算. Tensorflow一般使用梯度磁带tf.GradientTape来记录正向运算过程,然后反播磁带自动得到梯度值. 这种利用tf.GradientTape求微分的方法叫做Tensorflow的自动微分机制. 一,利用梯度磁带求导数 import tensorflow as tf import numpy as np # f(x) = a*x**2 +

PyTorch 自动微分示例 autograd 包是 PyTorch 中所有神经网络的核心.首先简要地介绍,然后训练第一个神经网络.autograd 软件包为 Tensors 上的所有算子提供自动微分.这是一个由运行定义的框架,以代码运行方式定义后向传播,并且每次迭代都可以不同.从 tensor 和 gradients 来举一些例子. 1.TENSOR torch.Tensor 是包的核心类.如果将其属性 .requires_grad 设置为 True,则会开始跟踪针对 tensor 的所有操作

PyTorch 自动微分 autograd 包是 PyTorch 中所有神经网络的核心.首先简要地介绍,然后将会去训练的第一个神经网络.该 autograd 软件包为 Tensors 上的所有操作提供自动微分.是一个由运行定义的框架,这意味着以代码运行方式定义后向传播,并且每次迭代都可以不同.从 tensor 和 gradients 来举一些例子. 1.TENSOR torch.Tensor 是包的核心类.如果将其属性 .requires_grad 设置为 True,则会开始跟踪针对 tenso

技术背景 在分子动力学模拟的过程中,考虑到运动过程实际上是遵守牛顿第二定律的.而牛顿第二定律告诉我们,粒子的动力学过程仅跟受到的力场有关系,但是在模拟的过程中,有一些参量我们是不希望他们被更新或者改变的,比如稳定的OH键的键长就是一个不需要高频更新的参量.这时就需要在一次不加约束的更新迭代之后(如Velocity-Verlet算法等),再施加一次约束算法,重新调整更新的坐标,使得规定的键长不会产生较大幅度的变更. 初始化坐标参数 为了实现LINCS这一算法,我们先初始化一组随机的坐标用于测试,比

得益于反向传播算法,神经网络计算导数时非常方便,下面代码中演示如何使用LibTorch进行自动微分求导. 进行自动微分运算需要调用函数 torch::autograd::grad( outputs, // 为某个可微函数的输出 y=f(x) 中的 y inputs, // 为某个可微函数的输入 y=f(x) 中的 x grad_outputs,// 雅克比矩阵(此处计算 f'(x),故设置为1,且与x形状相同 ) retain_graph,// 默认值与 create_graph 相同,这里设置

学习机器学习的同学在学习过程中会经常遇到一个问题,那就是对目标函数进行求微分,线性回归这类简单的就不说.复杂的如神经网络类那些求导过程的酸爽.像我还是那种比较粗心的人往往有十导九错,所以说自动求导就十分有必要了,本文主要介绍几种求导的方式.假设我们的函数为\(f(x,y)=x^2y+y+2\),目标是求出偏导\(\frac{\partial{f}}{\partial{x}}\)和\(\frac{\partial{f}}{\partial{y}}\).求导的方式主要分为以下几种 手动求导法(Man

Autograd 1.深度学习的算法本质上是通过反向传播求导数,Pytorch的Autograd模块实现了此功能:在Tensor上的所有操作,Autograd都能为他们自动提供微分,避免手动计算导数的复杂过程. 2.autograd.Variable是Autograd中的核心类,它简单的封装了Tensor,并支持几乎所有Tensor操作:Tensor被封装为Variable之后,可以调用它的.backward()实现反向传播,自动计算所有的梯度. 3.Variable主要包含三个属性: data

参考Getting Started with PyTorch Part 1: Understanding how Automatic Differentiation works 非常好的文章,讲解的非常细致. 注意这篇文章基于v0.3,其中的Variable和Tensor在后来把版本中已经合并. from torch import FloatTensor from torch.autograd import Variable # Define the leaf nodes a = Variabl

MindSpore基本原理 MindSpore介绍 自动微分 自动并行 安装 pip方式安装 源码编译方式安装 Docker镜像 快速入门 文档 MindSpore介绍 MindSpore是一种适用于端边云场景的新型开源深度学习训练/推理框架. MindSpore提供了友好的设计和高效的执行,旨在提升数据科学家和算法工程师的开发体验,并为Ascend AI处理器提供原生支持,以及软硬件协同优化. 同时,MindSpore作为全球AI开源社区,致力于进一步开发和丰富AI软硬件应用生态. 自动微分

技术背景 MindSpore是一款新一代AI开源计算框架,其特色在于:创新编程范式,AI科学家和工程师更易使用,便于开放式创新:该计算框架可满足终端.边缘计算.云全场景需求,能更好保护数据隐私:可开源,形成广阔应用生态.MindSpore的软件架构如下图所示: (图片来自于参考链接1的内容截图) 其中关于自动微分的部分被集成在了GHLO这个模块上,该模块主要内容是一些不依赖于硬件体系的优化,也是本次安装与测试指导中特别关注的内容. 由于MindSpore的支持系统列表(如下图所示)中不包含本机主

MindSpore技术理解(上) 引言 深度学习研究和应用在近几十年得到了爆炸式的发展,掀起了人工智能的第三次浪潮,并且在图像识别.语音识别与合成.无人驾驶.机器视觉等方面取得了巨大的成功.这也对算法的应用以及依赖的框架有了更高级的要求.深度学习框架的不断发展使得在大型数据集上训练神经网络模型时,可以方便地使用大量的计算资源. 深度学习是使用多层结构,从原始数据中自动学习并提取高层次特征的一类机器学习算法.通常,从原始数据中提取高层次.抽象的特征是非常困难的.目前有两种主流的深度学习框架:一种是

MindSpore API编程概述 总体架构 MindSpore是一个全场景深度学习框架,旨在实现易开发.高效执行.全场景覆盖三大目标,其中易开发表现为API友好.调试难度低,高效执行包括计算效率.数据预处理效率和分布式训练效率,全场景则指框架同时支持云.边缘以及端侧场景. MindSpore总体架构分为前端表示层(Mind Expression,ME).计算图引擎(Graph Engine,GE)和后端运行时三个部分.ME提供了用户级应用软件编程接口(Application Programmi