当前位置: 首页 > news >正文

11、PyTorch中如何进行向量微分、矩阵微分与计算雅克比行列式

文章目录

  • 1. Jacobian matrix
  • 2. python 代码

1. Jacobian matrix

  • 计算
    f ( x ) = [ f 1 = x 1 2 + 2 x 2 f 2 = 3 x 1 + 4 x 2 2 ] , J = [ ∂ f 1 ∂ x 1 ∂ f 1 ∂ x 2 ∂ f 2 ∂ x 1 ∂ f 2 ∂ x 2 ] = [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] \begin{equation} f(x)=\begin{bmatrix} f_1=x_1^2+2x_2\\\\f_2=3x_1+4x_2^2\end{bmatrix}, J=\begin{bmatrix} \frac{\partial f_1}{\partial x_1}&\frac{\partial f_1}{\partial x_2}\\\\ \frac{\partial f_2}{\partial x_1}&\frac{\partial f_2}{\partial x_2} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 2x_1&2\\\\3&8x_2\end{bmatrix} \end{equation} f(x)= f1=x12+2x2f2=3x1+4x22 ,J= x1f1x1f2x2f1x2f2 = 2x1328x2
  • 我们假设 x 1 = 1 , x 2 = 2 x_1=1,x_2=2 x1=1,x2=2,可得Jacobian matrix 表示如下:
    J = [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] = [ 2 2 3 16 ] \begin{equation} J=\begin{bmatrix} 2x_1&2\\\\3&8x_2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 2&2\\\\3&16\end{bmatrix} \end{equation} J= 2x1328x2 = 23216
  • 因为fx为向量,所以在pytorch中一般是没有的,我们需要定义一个标量z
    z = [ 1 1 ] [ f 1 f 2 ] → ∂ z ∂ f = [ 1 1 ] \begin{equation} z=\begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}f_1\\\\f_2\end{bmatrix}\to \frac{\partial z}{\partial f}=\begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix} \end{equation} z=[11] f1f2 fz=[11]
  • 根据链式法则:
    ∂ z ∂ f ⋅ ∂ f ∂ x = ∂ z ∂ x \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial f} \cdot\frac{\partial f}{\partial x}= \frac{\partial z}{\partial x} \end{equation} fzxf=xz
  • 假设我们代入可得:
    ∂ z ∂ f ⋅ ∂ f ∂ x = [ 1 1 ] [ 2 2 3 16 ] = [ 5 18 ] \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial f} \cdot\frac{\partial f}{\partial x}= \begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix} 2&2\\\\3&16\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}5&18\end{bmatrix} \end{equation} fzxf=[11] 23216 =[518]
  • 根据pytorch中的自动微分,我们可以得到
    ∂ z ∂ x = [ 5 18 ] \begin{equation} \frac{\partial z}{\partial x}=\begin{bmatrix}5&18\end{bmatrix} \end{equation} xz=[518]
  • 小结1:我们用自动微分,是无法像直接用jacobian函数样求解jacobian矩阵,而是因为引入[1,1]向量后,只能求得和值[5,18]
  • 小结2:想用反向传播求得jacobian矩阵,需要将fx中的每一项标量拆开求得,后再叠加在一起

2. python 代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# @FileName  :JacobianTest.py
# @Time      :2024/11/25 19:28
# @Author    :Jason Zhang
import torch
from torch import nn
from torch.autograd.functional import jacobiandef funx(x):return torch.stack([x[0] ** 2 + 2 * x[1], 3 * x[0] + 4 * x[1] ** 2])if __name__ == "__main__":run_code = 0in_x = torch.tensor([1.0, 2.0], dtype=torch.float, requires_grad=True)y = funx(in_x)y.backward(torch.ones_like(y))my_jacobian = jacobian(funx, in_x)print(f"my_jacobian=\n{my_jacobian}")x_grad = in_x.gradin_x_ones = torch.ones_like(in_x)jacobian_x_grad = in_x_ones @ my_jacobianprint(f"x_grad={x_grad}")print(f"jacobian_x_grad={jacobian_x_grad}")
my_jacobian=
tensor([[ 2.,  2.],[ 3., 16.]])
x_grad=tensor([ 5., 18.])
jacobian_x_grad=tensor([ 5., 18.])

相关文章:

11、PyTorch中如何进行向量微分、矩阵微分与计算雅克比行列式

文章目录 1. Jacobian matrix2. python 代码 1. Jacobian matrix 计算 f ( x ) [ f 1 x 1 2 2 x 2 f 2 3 x 1 4 x 2 2 ] , J [ ∂ f 1 ∂ x 1 ∂ f 1 ∂ x 2 ∂ f 2 ∂ x 1 ∂ f 2 ∂ x 2 ] [ 2 x 1 2 3 8 x 2 ] \begin{equation} f(x)\begin{bmatrix} f_1x_1^22x_2\\…...

【软件方案】智慧城市,智慧园区,智慧校园,智慧社区,大数据平台建设方案,大数据中台综合解决方案(word原件)

第1章 总体说明 1.1 建设背景 1.2 建设目标 1.3 项目建设主要内容 1.4 设计原则 第2章 对项目的理解 2.1 现状分析 2.2 业务需求分析 2.3 功能需求分析 第3章 大数据平台建设方案 3.1 大数据平台总体设计 3.2 大数据平台功能设计 3.3 平台应用 第4章 政策标准保障…...

用js实现点击抽奖

用原生的JS来完成的一个小游戏&#xff0c;进行了简单的点击触发以及判断 css&#xff1a; <style>* {margin: 0;padding: 0;}body {background-color: #f7f7f7;display: flex;justify-content: center;align-items: center;height: 100vh;margin: 0;}.container {backg…...

Django 自定义路由转换器

步骤 创建自定义转换器类 必须定义 regex 属性&#xff08;用于匹配参数&#xff09;。必须实现 to_python 和 to_url 方法。 to_python: 将匹配的参数转换为视图函数可用的 Python 数据。to_url: 将数据转换为 URL 格式&#xff08;用于反向解析&#xff09;。 注册转换器 使用…...

【JavaEE初阶】枫叶经霜艳,梅花透雪香-计算机是如何运行的?

本篇博客给大家带来的是与计算机相关的知识点, 包括:计算机的组成, 指令, 进程(重点). 文章专栏: JavaEE初阶 若有问题 评论区见 欢迎大家点赞 评论 收藏 分享 如果你不知道分享给谁,那就分享给薯条. 你们的支持是我不断创作的动力 . 1. 计算机的组成 1.1 计算机的发展史 计算…...

破解天然气巡检挑战,构建智能运维体系

一、行业现状 天然气行业在能源领域地位举足轻重&#xff0c;其工作环境高风险&#xff0c;存在有毒有害、易爆气体及高温等情况&#xff0c;且需持续监控设备运行状态&#xff0c;人工巡检面临巨大挑战与风险。好在随着科技发展&#xff0c;防爆巡检机器人的应用为天然气管道…...

go web单体项目 学习总结

为什么学习go 博主的主语言是Java&#xff0c;目前的工作也是做Java web开发&#xff0c;有了Java的经验后就想着再学一门语言&#xff0c;其实有两个原因&#xff0c;第一是基于兴趣&#xff0c;也想和Java对比下到底有什么不同&#xff0c;在学习go的时候让我更加了解了Java…...

Cocos游戏优化

在游戏开发中&#xff0c;性能优化是确保游戏流畅运行和玩家体验的关键环节。Cocos作为一款强大的开源游戏引擎&#xff0c;支持多平台开发&#xff0c;尤其在2D游戏开发领域有着显著优势。以下是一些针对 Cocos游戏优化的实用策略&#xff0c;旨在帮助开发者提升游戏性能和用户…...

wsl2的Ubuntu18.04安装ros和anaconda

参考&#xff1a;超详细 WSL2 安装 ros 和 anaconda_wsl2安装anaconda-CSDN博客 一.安装ros 1. 更换系统源 输入 wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros 和上面的链接一样&#xff0c;依次输入5-2-1 2. 安装ros 输入 wget http://fishros.c…...

基于迅为RK3568开发板全国产平台,快速实现APP开机自启动技术分享

应用场景&#xff1a; 在一些场景中需要系统启动以后就让应用程序运行起来&#xff0c;如闸机打卡系统&#xff0c;智能点餐系统&#xff0c;广告机系统等等。这个需求叫做自启动。 除全国产版本核心板以外&#xff0c;RK3568核心板还有工业级&#xff0c;商业级&#xff0c;连…...

C++网络编程之多播

概述 在移动互联网时代&#xff0c;随着多媒体应用的日益普及&#xff0c;如何高效地将数据传输给多个接收者成为了网络通信领域的一个重要课题。多播&#xff08;英文为Multicast&#xff09;作为一种高效的网络通信方式&#xff0c;可以将数据同时发送到多个接收者&#xff0…...

不只是请求和响应:使用Fiddler抓包URL和Method全指南(中)

欢迎浏览高耳机的博客 希望我们彼此都有更好的收获 感谢三连支持! 不只是请求和响应&#xff1a;使用Fiddler抓包HTTP协议全指南(上)-CSDN博客https://blog.csdn.net/Chunfeng6yugan/article/details/144005872?spm1001.2014.3001.5502 &#x1f649;在(上)篇博客中&#xf…...

学习threejs,使用设置normalMap法向量贴图创建更加细致的凹凸和褶皱

&#x1f468;‍⚕️ 主页&#xff1a; gis分享者 &#x1f468;‍⚕️ 感谢各位大佬 点赞&#x1f44d; 收藏⭐ 留言&#x1f4dd; 加关注✅! &#x1f468;‍⚕️ 收录于专栏&#xff1a;threejs gis工程师 文章目录 一、&#x1f340;前言1.1 ☘️THREE.MeshPhongMaterial高…...

Hive构建日搜索引擎日志数据分析系统

1.数据预处理 根据自己或者学校系统预制的数据 使用less sogou.txt可查看 wc -l sogou.txt 能够查看总行数 2.数据扩展部分 我的数据位置存放在 /data/bigfiles 点击q退出 将一个文件的内容传递到另一个目录文件下 原数据在 /data/bigfiles ->传递 到/data/workspac…...

Vue 3 defineModel: 简化组件的双向绑定

1. 引言 在 Vue 3.4 版本中,引入了一个新的组合式 API 函数 defineModel。这个函数大大简化了自定义组件中实现 v-model 的过程,使得创建具有双向绑定功能的组件变得更加直观和简洁。 © ivwdcwso (ID: u012172506) 2. defineModel 的基本概念 defineModel 是一个宏,它简…...

【Flutter】搭建Flutter开发环境,安卓开发

Flutter是谷歌开源的一个跨平台开发的框架&#xff0c;方便好用&#xff0c;这里以Windows 上构建 Flutter Android 应用为例&#xff0c;记录下我搭建环境时碰到的一些问题以及解决。 第一步&#xff1a;参考官网&#xff1a;开发 Android 应用 | Flutter 中文文档 - Flutter …...

Linux中的共享内存

在Linux中&#xff0c;共享内存是一种高效的进程间通信&#xff08;IPC&#xff09;机制&#xff0c;允许多个进程共享一块内存区域&#xff0c;从而实现数据的快速传递和共享。它的特点是可以直接访问共享的内存&#xff0c;无需额外的拷贝操作&#xff0c;因此速度非常快。 共…...

SpringBoot中忽略实体类中的某个属性不返回给前端的方法

使用Jackson的方式&#xff1a; //第一种方式&#xff0c;使用JsonIgnore注解标注在属性上&#xff0c;忽略指定属性 public class PropertyDTO {JsonProperty("disable")private Integer disable;JsonProperty("placeholder")private String placeholde…...

ubuntu 安装proxychains

在Ubuntu上安装Proxychains&#xff0c;你可以按照以下步骤操作&#xff1a; 1、更新列表 sudo apt-update 2、安装Proxychains sudo apt-get install proxychains 3、安装完成后&#xff0c;你可以通过编辑/etc/proxychains.conf文件来配置代理规则 以下是一个简单的配置示例&…...

pytorch四种单机多卡分布式训练方法

文章目录 1、原生pytorch&#xff08;mp.spawn)2、pytorch ddp (torchrun)3、lightning fabric4、Hugging Face Accelerate4、总结与对比4.1 mp.spawn4.2 torchrun4.3 Lightning Fabric4.4 Hugging face accelerate pytorch 分布式训练的四种方法。 我将会产生一份伪数据0到19共…...

JavaSec-RCE

简介 RCE(Remote Code Execution)&#xff0c;可以分为:命令注入(Command Injection)、代码注入(Code Injection) 代码注入 1.漏洞场景&#xff1a;Groovy代码注入 Groovy是一种基于JVM的动态语言&#xff0c;语法简洁&#xff0c;支持闭包、动态类型和Java互操作性&#xff0c…...

React 第五十五节 Router 中 useAsyncError的使用详解

前言 useAsyncError 是 React Router v6.4 引入的一个钩子&#xff0c;用于处理异步操作&#xff08;如数据加载&#xff09;中的错误。下面我将详细解释其用途并提供代码示例。 一、useAsyncError 用途 处理异步错误&#xff1a;捕获在 loader 或 action 中发生的异步错误替…...

基于ASP.NET+ SQL Server实现(Web)医院信息管理系统

医院信息管理系统 1. 课程设计内容 在 visual studio 2017 平台上&#xff0c;开发一个“医院信息管理系统”Web 程序。 2. 课程设计目的 综合运用 c#.net 知识&#xff0c;在 vs 2017 平台上&#xff0c;进行 ASP.NET 应用程序和简易网站的开发&#xff1b;初步熟悉开发一…...

Spring AI与Spring Modulith核心技术解析

Spring AI核心架构解析 Spring AI&#xff08;https://spring.io/projects/spring-ai&#xff09;作为Spring生态中的AI集成框架&#xff0c;其核心设计理念是通过模块化架构降低AI应用的开发复杂度。与Python生态中的LangChain/LlamaIndex等工具类似&#xff0c;但特别为多语…...

学习STC51单片机32(芯片为STC89C52RCRC)OLED显示屏2

每日一言 今天的每一份坚持&#xff0c;都是在为未来积攒底气。 案例&#xff1a;OLED显示一个A 这边观察到一个点&#xff0c;怎么雪花了就是都是乱七八糟的占满了屏幕。。 解释 &#xff1a; 如果代码里信号切换太快&#xff08;比如 SDA 刚变&#xff0c;SCL 立刻变&#…...

用机器学习破解新能源领域的“弃风”难题

音乐发烧友深有体会&#xff0c;玩音乐的本质就是玩电网。火电声音偏暖&#xff0c;水电偏冷&#xff0c;风电偏空旷。至于太阳能发的电&#xff0c;则略显朦胧和单薄。 不知你是否有感觉&#xff0c;近两年家里的音响声音越来越冷&#xff0c;听起来越来越单薄&#xff1f; —…...

MySQL 知识小结(一)

一、my.cnf配置详解 我们知道安装MySQL有两种方式来安装咱们的MySQL数据库&#xff0c;分别是二进制安装编译数据库或者使用三方yum来进行安装,第三方yum的安装相对于二进制压缩包的安装更快捷&#xff0c;但是文件存放起来数据比较冗余&#xff0c;用二进制能够更好管理咱们M…...

TSN交换机正在重构工业网络,PROFINET和EtherCAT会被取代吗?

在工业自动化持续演进的今天&#xff0c;通信网络的角色正变得愈发关键。 2025年6月6日&#xff0c;为期三天的华南国际工业博览会在深圳国际会展中心&#xff08;宝安&#xff09;圆满落幕。作为国内工业通信领域的技术型企业&#xff0c;光路科技&#xff08;Fiberroad&…...

给网站添加live2d看板娘

给网站添加live2d看板娘 参考文献&#xff1a; stevenjoezhang/live2d-widget: 把萌萌哒的看板娘抱回家 (ノ≧∇≦)ノ | Live2D widget for web platformEikanya/Live2d-model: Live2d model collectionzenghongtu/live2d-model-assets 前言 网站环境如下&#xff0c;文章也主…...

uniapp 实现腾讯云IM群文件上传下载功能

UniApp 集成腾讯云IM实现群文件上传下载功能全攻略 一、功能背景与技术选型 在团队协作场景中&#xff0c;群文件共享是核心需求之一。本文将介绍如何基于腾讯云IMCOS&#xff0c;在uniapp中实现&#xff1a; 群内文件上传/下载文件元数据管理下载进度追踪跨平台文件预览 二…...