在 Tensorflow 中将自定义梯度定义为 class 方法

Question

我需要定义一个自定义渐变的方法如下：

class CustGradClass:

    def __init__(self):
        pass

    @tf.custom_gradient
    def f(self,x):
      fx = x
      def grad(dy):
        return dy * 1
      return fx, grad

我收到以下错误：

ValueError: Attempt to convert a value (<main.CustGradClass object at 0x12ed91710>) with an unsupported type () to a Tensor.

原因是自定义梯度接受函数 f(*x)，其中 x 是张量序列。传递的第一个参数是对象本身，即 self。

来自documentation：

f: function f(*x) that returns a tuple (y, grad_fn) where:
x is a sequence of Tensor inputs to the function. y is a Tensor or sequence of Tensor outputs of applying TensorFlow operations in f to x. grad_fn is a function with the signature g(*grad_ys)

如何让它发挥作用？我需要继承一些 python tensorflow class 吗？

我正在使用 tf 版本 1.12.0 和 eager 模式。

Answer 1

在您的示例中，您没有使用任何成员变量，因此您可以将该方法设为静态方法。如果您使用成员变量，则从成员函数调用静态方法并将成员变量作为参数传递。

class CustGradClass:

  def __init__(self):
    self.some_var = ...

  @staticmethod
  @tf.custom_gradient
  def _f(x):
    fx = x
    def grad(dy):
      return dy * 1

    return fx, grad

  def f(self):
    return CustGradClass._f(self.some_var)

Answer 2

这是一种可能的简单解决方法：

import tensorflow as tf

class CustGradClass:

    def __init__(self):
        self.f = tf.custom_gradient(lambda x: CustGradClass._f(self, x))

    @staticmethod
    def _f(self, x):
        fx = x * 1
        def grad(dy):
            return dy * 1
        return fx, grad

with tf.Graph().as_default(), tf.Session() as sess:
    x = tf.constant(1.0)
    c = CustGradClass()
    y = c.f(x)
    print(tf.gradients(y, x))
    # [<tf.Tensor 'gradients/IdentityN_grad/mul:0' shape=() dtype=float32>]

编辑：

如果你想在不同的类上多次这样做，或者只是想要一个更可重用的解决方案，你可以使用这样的装饰器，例如：

import functools
import tensorflow as tf

def tf_custom_gradient_method(f):
    @functools.wraps(f)
    def wrapped(self, *args, **kwargs):
        if not hasattr(self, '_tf_custom_gradient_wrappers'):
            self._tf_custom_gradient_wrappers = {}
        if f not in self._tf_custom_gradient_wrappers:
            self._tf_custom_gradient_wrappers[f] = tf.custom_gradient(lambda *a, **kw: f(self, *a, **kw))
        return self._tf_custom_gradient_wrappers[f](*args, **kwargs)
    return wrapped

那么你可以这样做：

class CustGradClass:

    def __init__(self):
        pass

    @tf_custom_gradient_method
    def f(self, x):
        fx = x * 1
        def grad(dy):
            return dy * 1
        return fx, grad

    @tf_custom_gradient_method
    def f2(self, x):
        fx = x * 2
        def grad(dy):
            return dy * 2
        return fx, grad

在 Tensorflow 中将自定义梯度定义为 class 方法

Defining custom gradient as a class method in Tensorflow

python

gradient

autodiff

tensorflow