[人工智能]使用PyTorch实现自动求导

0. 准备工作

import torch

x = torch.arange(4.0)

# 在计算y关于x的梯度前，需要一个地方来储存梯度
x.requires_grad_(True)

也可以直接在创建tensor的时候直接定义requires_grad

torch.arange(4.0, requires_grad=True)

例子 1：y = 2 * dot(x, x)

1. 构造一个函数
   y = 2 * dot(x, x)

y = 2 * torch.dot(x,x)
y

结果：tensor(28., grad_fn=<MulBackward0>)

2. 计算其梯度

y.backward()  ## 计算梯度
x.grad		## 显示梯度

tensor([ 0., 4., 8., 12.])

3. 判断是否是 4x （因为 y = 2 * dot(x,x) 的导数是 4x）

x.grad == 4 * x

结果：tensor([True, True, True, True])

例子2：x.sum()：

x.sum()的导数是 1

x.grad.zero_() ## PyTorch默认梯度累加，所以需要用这个将梯度数值清零
y = x.sum()
y.backward()
x.grad

结果：tensor([1., 1., 1., 1.])

例子3：y = x * x

深度学习中，我们的目的不是计算微分矩阵，而是批量中每个样本单独计算的偏导数之和

x.grad.zero_()

y = x * x
# 等价于y.backward(torch.ones(len(x)))
y.sum().backward()
x.grad

结果: tensor([0., 2., 4., 6.])

注意：
这里求梯度需要用 y.sum()进行，因为：
grad can be implicitly created only for scalar outputs

例子4：y = u * x (这里的u是标量)

# 将某些计算移动到记录的计算图之外
x.grad.zero_()
y = x * x
u = y.detach()  # detach的意思是u不再是y的方程，只是值为y
z = u * x

z.sum().backward()
x.grad == u

结果：tensor([True, True, True, True])