在张量流中“冻结”一些变量/范围：stop_gradient 与传递变量以最小化

Question

我正在尝试实现Adversarial NN，这需要在交替训练小批量期间“冻结”图表的一个或另一部分。 IE。有两个子网络：G 和 D。

G( Z ) ->  Xz
D( X ) ->  Y

G 的损失函数取决于D[G(Z)], D[X]。

首先我需要在所有 G 参数固定的情况下训练 D 中的参数，然后在 D 中的参数固定的情况下训练 G 中的参数。第一种情况下的损失函数将是第二种情况下的负损失函数，并且更新必须适用于第一个或第二个子网的参数。

我看到 tensorflow 有tf.stop_gradient 功能。为了训练 D（下游）子网络，我可以使用这个函数来阻止梯度流到

 Z -> [ G ] -> tf.stop_gradient(Xz) -> [ D ] -> Y

tf.stop_gradient 的注释非常简洁，没有内嵌示例（示例seq2seq.py 太长且不易阅读），但看起来必须在图形创建期间调用它。 是否意味着如果我想分批阻塞/解除阻塞梯度流，我需要重新创建和重新初始化图模型？

另外，似乎无法通过tf.stop_gradient 阻止流经G（上游）网络的梯度，对吧？

作为替代方案，我看到可以将变量列表作为opt_op = opt.minimize(cost, <list of variables>) 传递给优化器调用，如果可以获取每个子网范围内的所有变量，这将是一个简单的解决方案。 可以为 tf.scope 获得 <list of variables> 吗？

Answer 1

您可能要考虑的另一个选项是您可以在变量上设置 trainable=False。这意味着它不会被训练修改。

tf.Variable(my_weights, trainable=False)

Answer 2

正如您在问题中提到的那样，实现此目的的最简单方法是使用对 opt.minimize(cost, ...) 的单独调用创建两个优化器操作。默认情况下，优化器将使用tf.trainable_variables() 中的所有变量。如果要将变量过滤到特定范围，可以使用tf.get_collection() 的可选scope 参数，如下所示：

optimizer = tf.train.AdagradOptimzer(0.01)

first_train_vars = tf.get_collection(tf.GraphKeys.TRAINABLE_VARIABLES,
                                     "scope/prefix/for/first/vars")
first_train_op = optimizer.minimize(cost, var_list=first_train_vars)

second_train_vars = tf.get_collection(tf.GraphKeys.TRAINABLE_VARIABLES,
                                      "scope/prefix/for/second/vars")                     
second_train_op = optimizer.minimize(cost, var_list=second_train_vars)

Answer 3

我不知道我的方法是否有缺点，但我用这个结构为自己解决了这个问题：

do_gradient = <Tensor that evaluates to 0 or 1>
no_gradient = 1 - do_gradient
wrapped_op = do_gradient * original + no_gradient * tf.stop_gradient(original)

所以如果do_gradient = 1，值和梯度会很好地流过，但如果do_gradient = 0，那么值只会流过stop_gradient op，这将阻止梯度回流。

对于我的场景，将 do_gradient 连接到 random_shuffle 张量的索引让我可以随机训练我的网络的不同部分。

Answer 4

@mrry 的回答是完全正确的，也许比我要建议的更笼统。但我认为实现它的更简单方法是将python引用直接传递给var_list：

W = tf.Variable(...)
C = tf.Variable(...)
Y_est = tf.matmul(W,C)
loss = tf.reduce_sum((data-Y_est)**2)
optimizer = tf.train.AdamOptimizer(0.001)

# You can pass the python object directly
train_W = optimizer.minimize(loss, var_list=[W])
train_C = optimizer.minimize(loss, var_list=[C])

我这里有一个独立的例子：https://gist.github.com/ahwillia/8cedc710352eb919b684d8848bc2df3a