Как PyTorch Управляет Тензорами и Вычислениями

В основе PyTorch лежит понятие тензора как многомерного массива, чьи данные хранятся в одномерном массиве. Для представления формы и доступа к элементам используются атрибуты shape и stride. Операция транспонирования создает «вид» на те же данные, а не копию. Изменение типа данных создаёт копию тензора. Методы .view() и .reshape() используются для изменения формы тензора, при этом .view() создает представление, а .reshape() может и копировать данные.
Как PyTorch Управляет Тензорами и Вычислениями
Изображение носит иллюстративный характер

Широковещание в PyTorch позволяет выполнять операции с тензорами разных форм без копирования данных. Градиенты в таком случае накапливаются в меньших измерениях. Перемножение матриц обрабатывается с учетом широковещания, а фактически является пакетным умножением.

Движок автоматического дифференцирования строит граф вычислений, опираясь на производные базовых скалярных операций. Операции вроде изменения формы влияют на градиенты аналогично тому, как они влияют на значения тензора.

Для оптимизации вычислений применяются транспонирование и блочное умножение матриц. PyTorch не хранит промежуточные активации, которые не требуются для обратного распространения. Пакетная обработка позволяет обрабатывать несколько операций одновременно.

Транспонирование: Операция .t() возвращает view (представление) на те же данные, а не создаёт новую копию. Изменения в одном view влияют на другой.

Типы данных: Приведение типов данных (например, из int64 в float16) создаёт новый тензор с копией данных.

Хранилище данных: Данные в PyTorch хранятся в виде одномерного массива (torch.Storage), а форма и шаг (stride) используются для доступа к элементам.

Stride: Шаг определяет, как двигаться по одномерному массиву для доступа к элементам с разными индексами в многомерном тензоре.

.view() vs.reshape(): .view() создаёт представление (view) с той же памятью, а .reshape() может создавать копию данных при несовместимости форм.

Широковещание (Broadcasting): Применяется при операциях с тензорами разных форм, и не копирует данные, а лишь ссылается на существующие элементы. При широковещании градиенты накапливаются по элементам в меньшем измерении.

Перемножение матриц: Осуществляется с учетом широковещания оставшихся измерений. Фактически, происходит пакетное перемножение матриц.

Обратное распространение: Строится на производных базовых скалярных операций. Операции, не меняющие значения, аналогично воздействуют и на градиенты.

Оптимизация перемножения матриц: Транспонирование и блочное умножение могут повысить производительность, уменьшая промахи кэша.

Оптимизация памяти: PyTorch не хранит промежуточные активации, если они не требуются для обратного распространения.

Пакетная обработка: Перемножение матриц обрабатывает несколько операций одновременно.


Новое на сайте

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка