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

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка