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

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 19802Танец льва на краю Канады: как диаспора переизобретает традицию 19801Одна буква в днк превратила самок мышей в самцов 19800Аошима: крошечный японский остров, захваченный кошками 19799Уязвимость в Marimo начали эксплуатировать меньше чем через 10 часов после публикации 19798Почему возвращение экипажа Artemis II на землю считают самым опасным этапом лунной миссии? 19797Расширения с ИИ в браузере: угроза, которую корпоративная безопасность проглядела 19796ИИ в военных симуляциях почти всегда выбирает ядерный удар 19795Как Google в Chrome 146 привязала сессии к железу и обесценила украденные куки? 19794Бэкдор в обновлении Smart Slider 3 Pro: шесть часов, которые поставили под удар сотни... 19793Зачем древние корейцы приносили людей в жертву и вступали в близкородственные браки? 19792Уязвимость в EngageLab SDK поставила под удар 50 миллионов Android-устройств
Ссылка