Автоматическое дифференцирование: ключ к обучению нейросетей

Автоматическое дифференцирование (autodiff) — фундаментальный алгоритм, позволяющий нейросетям учиться. Он вычисляет частные производные переменных, участвующих в преобразованиях, используя цепное правило и аналитические формулы производных. Это позволяет эффективно оптимизировать параметры модели.
Автоматическое дифференцирование: ключ к обучению нейросетей
Изображение носит иллюстративный характер

В основе лежит идея графа вычислений, где узлы представляют собой операнды (значения), а ребра — операции. Прямой проход вычисляет значения функций, передавая результаты по графу. Обратный проход использует цепное правило для определения градиентов ошибки по всем параметрам, начиная с конца графа.

Для каждой операции, такой как сложение, умножение, транспонирование, и сигмоида, существуют аналитические формулы для вычисления производных. Эти производные распространяются обратно по графу, позволяя корректировать веса модели. Реализация строится на классе Tensor, который хранит данные, связи между узлами (родительские узлы) и информацию о проделанной операции.

Упрощенная реализация на Python демонстрирует, как создать класс Tensor и методы для основных операций. Метод backward реализует обратное распространение ошибки. Он вычисляет производные и обновляет их значения, передавая градиент узлам, участвовавшим в создании. Данный метод использует правило суммы для суммирования градиентов, полученных по разным ветвям графа.


Новое на сайте

20072Эффект красоты решает исход собеседования до первых слов 20069Как черта характера крадёт деньги на переговорах 20068Карточная игра против главной дисфункции команды 20067Какие три нарратива способны провести компанию сквозь любой кризис? 20066Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение? 20065СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло так... 20064Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет 20063Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках 20062Кости в бухте Эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века 20061Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов Шанхая 20060Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19 20058Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет? 20057Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние 20056Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?
Ссылка