Theano - 如何覆盖部分操作图的渐变

Question

我手头有一个相当复杂的模型。该模型有多个具有线性结构的部分：

y = theano.tensor.dot(W,x) + b

我想构建一个优化器，它使用自定义规则来计算所有线性结构的梯度，同时保持其他操作不变。 为我的模型的所有线性部分覆盖渐变操作的最简单方法是什么？最好不需要编写新的操作。

Answer 1

所以，我花了一些时间为 Theano 开发 PR（截至 2017 年 1 月 13 日未合并已经合并），它使用户能够部分覆盖 theano.OpFromGraph 实例的渐变.覆盖是使用符号图完成的，因此您仍然可以获得 theano 优化的全部好处。

典型用例：

• 数值安全考虑
• 重新缩放/剪裁渐变
• 像黎曼自然梯度这样的专业梯度程序

制作一个具有压倒性渐变的操作：

1. 制作所需的计算图
2. 为 OpFromGraph 的梯度创建一个 OpFromGraph 实例（或 python 函数）
3. 将 OfG 实例设为您的 Op，并设置 grad_overrides 参数
4. 调用 OfG 实例来构建您的模型

定义 OpFromGraph 就像编译一个 theano 函数，但有一些区别：

• 不支持 updates 和 givens（截至 2017 年 1 月）
• 你得到一个符号 Op 而不是一个数值函数

例子：

'''
This creates an atan2_safe Op with smoothed gradient at (0,0)
'''
import theano as th
import theano.tensor as T

# Turn this on if you want theano to build one large graph for your model instead of precompiling the small graph.
USE_INLINE = False
# In a real case you would set EPS to a much smaller value
EPS = 0.01

# define a graph for needed Op
s_x, s_y = T.scalars('xy')
s_darg = T.scalar(); # backpropagated gradient
s_arg = T.arctan2(s_y, s_x)
s_abs2 = T.sqr(s_x) + T.sqr(s_y) + EPS
s_dx = -s_y / s_abs2
s_dy = s_x / s_abs2

# construct OfG with gradient overrides
# NOTE: there are unused inputs in the gradient expression,
#     however the input count must match, so we pass    
#     on_unused_input='ignore'
atan2_safe_grad = th.OpFromGraph([s_x, s_y, s_darg], [s_dx, s_dy], inline=USE_INLINE, on_unused_input='ignore')
atan2_safe = th.OpFromGraph([s_x, s_y], [s_arg], inline=USE_INLINE, grad_overrides=atan2_safe_grad)

# build graph using the new Op
x, y = T.scalar(), T.scalar()
arg = atan2_safe(x, y)
dx, dy = T.grad(arg, [x, y])
fn = th.function([x, y], [dx, dy])
fn(1., 0.) # gives [-0.0, 0.99099]
fn(0., 0.) # gives [0.0, 0.0], no more annoying nan!

注意：theano.OpFromGraph 在很大程度上仍处于试验阶段，预计会有错误。