与 tensorflow keras 的自定义损失混淆

Question

我正在尝试为 tensorflow.keras 创建自定义损失函数的多种变体

我已经成功创建了一个似乎有效的自定义指标，现在我想在计算损失时使用该指标。

这是自定义指标，用于计算 y_true 和 y_pred 之间的 spearman 等级相关性...

import tensorflow as tf
from tensorflow import keras
from tensorflow.keras import layers
import tensorflow_probability as tfp

 class Correlation(keras.metrics.Metric):
    def __init__(self, name="Correlation", **kwargs):
        super(Correlation, self).__init__(name=name, **kwargs)
        self.metric = self.add_weight(name='correlation_01', initializer='zeros')
        
    def update_state(self, y_true, y_pred, sample_weight=None):
        y_true_flat = layers.Flatten()(y_true)
        y_pred_flat = layers.Flatten()(y_pred)
        y_true_rank = tf.cast(tf.argsort(y_true_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
        y_pred_rank = tf.cast(tf.argsort(y_pred_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
        cov = tfp.stats.covariance(y_true_rank, y_pred_rank, sample_axis=0, event_axis=None)
        std_y_trueR = tfp.stats.stddev(y_true_rank, sample_axis=0, keepdims=False, name="STD_TRUE")
        std_y_predR = tfp.stats.stddev(y_pred_rank, sample_axis=0, keepdims=False, name="STD_PRED")
        #corr = cov/(std_y_trueR * std_y_predR)
        corr = tf.math.divide(cov,tf.math.multiply(std_y_trueR,std_y_predR))
        
        self.metric.assign(corr[0])
        
    def result(self):
        return self.metric
    
    def reset_states(self):
        # reset state of metric at the start of each epoch
        self.metric.assign(0.0)

我不知道如何将其直接与 loss 联系起来，所以我想我会按照文档中的示例开始，这些示例建议创建一个函数并将其传递给编译。所以我复制了上面的代码，并通过从 1.0 中减去它来将相关性转换为损失

def correlation_loss(y_true, y_pred):
        y_true_flat = layers.Flatten()(y_true)
        y_pred_flat = layers.Flatten()(y_pred)
        y_true_rank = tf.cast(tf.argsort(y_true_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
        y_pred_rank = tf.cast(tf.argsort(y_pred_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
        cov = tfp.stats.covariance(y_true_rank, y_pred_rank, sample_axis=0, event_axis=None)
        std_y_trueR = tfp.stats.stddev(y_true_rank, sample_axis=0, keepdims=False, name="LOSS_STD_TRUE")
        std_y_predR = tfp.stats.stddev(y_pred_rank, sample_axis=0, keepdims=False, name="LOSS_STD_PRED")
        corr = tf.math.divide(cov,tf.math.multiply(std_y_trueR,std_y_predR))
        loss = tf.math.subtract(1.0,corr[0])
        return loss

我用以下方法编译了模型：

model.compile(optimizer='Adam', loss=correlation_loss, metrics=[Correlation()])

但是，当我尝试训练模型时，我得到一个关于 No gradients provided for any variable 的 ValueError

我很想知道我做错了什么。更具体地说，是否有推荐的方法在不涉及第二次重新计算的损失计算中使用度量？

Answer 1

感谢您在仔细阅读后将我指向other post，我调整了我的功能以确保每个图层都被标记并且似乎可以纠正问题。

我的函数也有一个问题，它没有正确计算 Spearman Rank 相关性。我在这里发布了我的代码的解决方案，其中排名部分已注释掉，因此它将返回标准的 Pearson 相关性，但这似乎至少适用于训练循环。

def correlation_loss(y_true, y_pred):
    y_true_flat = layers.Flatten(name="Y_TRUE_FLAT")(y_true)
    y_pred_flat = layers.Flatten(name="Y_PRED_FLAT")(y_pred)
    ##-## I can't seem to get the proper ranking for Spearman Correlation
    ##-## Just to have something that functions, I've commented these out for now
    #y_true_rank = tf.cast(tf.argsort(y_true_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
    #y_pred_rank = tf.cast(tf.argsort(y_pred_flat, axis=0, direction="ASCENDING"), 'float32')
    cov = tfp.stats.covariance(y_true_flat, y_pred_flat, sample_axis=0, event_axis=None, name="COVARIANCE")
    std_y_trueR = tfp.stats.stddev(y_true_flat, sample_axis=0, keepdims=False, name="LOSS_STD_TRUE")
    std_y_predR = tfp.stats.stddev(y_pred_flat, sample_axis=0, keepdims=False, name="LOSS_STD_PRED")
    corr = tf.math.divide(cov,tf.math.multiply(std_y_trueR,std_y_predR, name="MULT_STDs"), name="CORRELATION")
    loss = tf.math.subtract(1.0,corr[0], name="CORR_LOSS")
    return loss