keras打印loss对权重的导数方式


Posted in Python onJune 10, 2020

Notes

怀疑模型梯度爆炸,想打印模型 loss 对各权重的导数看看。如果如果fit来训练的话,可以用keras.callbacks.TensorBoard实现。

但此次使用train_on_batch来训练的,用K.gradients和K.function实现。

Codes

以一份 VAE 代码为例

# -*- coding: utf8 -*-
import keras
from keras.models import Model
from keras.layers import Input, Lambda, Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense, Reshape
from keras.losses import binary_crossentropy
from keras.datasets import mnist, fashion_mnist
import keras.backend as K
from scipy.stats import norm
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

BATCH = 128
N_CLASS = 10
EPOCH = 5
IN_DIM = 28 * 28
H_DIM = 128
Z_DIM = 2

(x_train, y_train), (x_test, y_test) = fashion_mnist.load_data()
x_train = x_train.reshape(len(x_train), -1).astype('float32') / 255.
x_test = x_test.reshape(len(x_test), -1).astype('float32') / 255.

def sampleing(args):
  """reparameterize"""
  mu, logvar = args
  eps = K.random_normal([K.shape(mu)[0], Z_DIM], mean=0.0, stddev=1.0)
  return mu + eps * K.exp(logvar / 2.)

# encode
x_in = Input([IN_DIM])
h = Dense(H_DIM, activation='relu')(x_in)
z_mu = Dense(Z_DIM)(h) # mean,不用激活
z_logvar = Dense(Z_DIM)(h) # log variance,不用激活
z = Lambda(sampleing, output_shape=[Z_DIM])([z_mu, z_logvar]) # 只能有一个参数
encoder = Model(x_in, [z_mu, z_logvar, z], name='encoder')

# decode
z_in = Input([Z_DIM])
h_hat = Dense(H_DIM, activation='relu')(z_in)
x_hat = Dense(IN_DIM, activation='sigmoid')(h_hat)
decoder = Model(z_in, x_hat, name='decoder')

# VAE
x_in = Input([IN_DIM])
x = x_in
z_mu, z_logvar, z = encoder(x)
x = decoder(z)
out = x
vae = Model(x_in, [out, out], name='vae')

# loss_kl = 0.5 * K.sum(K.square(z_mu) + K.exp(z_logvar) - 1. - z_logvar, axis=1)
# loss_recon = binary_crossentropy(K.reshape(vae_in, [-1, IN_DIM]), vae_out) * IN_DIM
# loss_vae = K.mean(loss_kl + loss_recon)

def loss_kl(y_true, y_pred):
  return 0.5 * K.sum(K.square(z_mu) + K.exp(z_logvar) - 1. - z_logvar, axis=1)


# vae.add_loss(loss_vae)
vae.compile(optimizer='rmsprop',
      loss=[loss_kl, 'binary_crossentropy'],
      loss_weights=[1, IN_DIM])
vae.summary()

# 获取模型权重 variable
w = vae.trainable_weights
print(w)

# 打印 KL 对权重的导数
# KL 要是 Tensor,不能是上面的函数 `loss_kl`
grad = K.gradients(0.5 * K.sum(K.square(z_mu) + K.exp(z_logvar) - 1. - z_logvar, axis=1),
          w)
print(grad) # 有些是 None 的
grad = grad[grad is not None] # 去掉 None,不然报错

# 打印梯度的函数
# K.function 的输入和输出必要是 list!就算只有一个
show_grad = K.function([vae.input], [grad])

# vae.fit(x_train, # y_train, # 不能传 y_train
#     batch_size=BATCH,
#     epochs=EPOCH,
#     verbose=1,
#     validation_data=(x_test, None))

''' 以 train_on_batch 方式训练 '''
for epoch in range(EPOCH):
  for b in range(x_train.shape[0] // BATCH):
    idx = np.random.choice(x_train.shape[0], BATCH)
    x = x_train[idx]
    l = vae.train_on_batch([x], [x, x])

  # 计算梯度
  gd = show_grad([x])
  # 打印梯度
  print(gd)

# show manifold
PIXEL = 28
N_PICT = 30
grid_x = norm.ppf(np.linspace(0.05, 0.95, N_PICT))
grid_y = grid_x

figure = np.zeros([N_PICT * PIXEL, N_PICT * PIXEL])
for i, xi in enumerate(grid_x):
  for j, yj in enumerate(grid_y):
    noise = np.array([[xi, yj]]) # 必须秩为 2,两层中括号
    x_gen = decoder.predict(noise)
    # print('x_gen shape:', x_gen.shape)
    x_gen = x_gen[0].reshape([PIXEL, PIXEL])
    figure[i * PIXEL: (i+1) * PIXEL,
        j * PIXEL: (j+1) * PIXEL] = x_gen

fig = plt.figure(figsize=(10, 10))
plt.imshow(figure, cmap='Greys_r')
fig.savefig('./variational_autoencoder.png')
plt.show()

补充知识:keras 自定义损失 自动求导时出现None

问题记录,keras 自定义损失 自动求导时出现None,后来想到是因为传入的变量没有使用,所以keras无法求出偏导,修改后问题解决。就是不愿使用的变量×0,求导后还是0就可以了。

def my_complex_loss_graph(y_label, emb_uid, lstm_out,y_true_1,y_true_2,y_true_3,out_1,out_2,out_3):
 
  mse_out_1 = mean_squared_error(y_true_1, out_1)
  mse_out_2 = mean_squared_error(y_true_2, out_2)
  mse_out_3 = mean_squared_error(y_true_3, out_3)
  # emb_uid= K.reshape(emb_uid, [-1, 32])
  cosine_sim = tf.reduce_sum(0.5*tf.square(emb_uid-lstm_out))
 
  cost=0*cosine_sim+K.sum([0.5*mse_out_1 , 0.25*mse_out_2,0.25*mse_out_3],axis=1,keepdims=True)
  # print(mse_out_1)
  final_loss = cost
 
  return K.mean(final_loss)

以上这篇keras打印loss对权重的导数方式就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
Python中SOAP项目的介绍及其在web开发中的应用
Apr 14 Python
python实现的多线程端口扫描功能示例
Jan 21 Python
Tensorflow 利用tf.contrib.learn建立输入函数的方法
Feb 08 Python
在python中实现调用可执行文件.exe的3种方法
Jul 07 Python
python3在同一行内输入n个数并用列表保存的例子
Jul 20 Python
如何在django中添加日志功能
Feb 06 Python
一文了解python 3 字符串格式化 F-string 用法
Mar 04 Python
python能自学吗
Jun 18 Python
解析Tensorflow之MNIST的使用
Jun 30 Python
如何在VSCode下使用Jupyter的教程详解
Jul 13 Python
Python初学者必备的文件读写指南
Jun 23 Python
深入浅析python3 依赖倒置原则(示例代码)
Jul 09 Python
Python xlrd模块导入过程及常用操作
Jun 10 #Python
keras-siamese用自己的数据集实现详解
Jun 10 #Python
python实现mean-shift聚类算法
Jun 10 #Python
Keras之自定义损失(loss)函数用法说明
Jun 10 #Python
Python xlwt模块使用代码实例
Jun 10 #Python
python中def是做什么的
Jun 10 #Python
keras实现调用自己训练的模型,并去掉全连接层
Jun 09 #Python
You might like
laravel 5.4中实现无限级分类的方法示例
2017/07/27 PHP
PHP使用SOAP调用API操作示例
2018/12/25 PHP
详解PHP变量传值赋值和引用赋值变量销毁
2019/03/23 PHP
Jquery Ajax.ashx 高效分页实现代码
2009/10/20 Javascript
Zero Clipboard js+swf实现的复制功能使用方法
2010/03/07 Javascript
jquery $.ajax相关用法分享
2012/03/16 Javascript
JS+CSS制作DIV层可(最小化/拖拽/排序)功能实现代码
2013/02/25 Javascript
JS实现随机数生成算法示例代码
2013/08/08 Javascript
javascript间隔刷新的简单实例
2013/11/14 Javascript
解决bootstrap中modal遇到Esc键无法关闭页面
2015/03/09 Javascript
解析JavaScript中的字符串类型与字符编码支持
2016/06/24 Javascript
浅谈js中几种实用的跨域方法原理详解
2016/12/02 Javascript
BootStrap Datetimepicker 汉化的实现代码
2017/02/10 Javascript
vue子组件使用自定义事件向父组件传递数据
2017/05/27 Javascript
实例详解BootStrap的动态模态框及静态模态框
2018/08/13 Javascript
基于Vue2实现简易的省市区县三级联动组件效果
2018/11/05 Javascript
vue.js使用v-model实现表单元素(input) 双向数据绑定功能示例
2019/03/08 Javascript
Vue事件修饰符native、self示例详解
2019/07/09 Javascript
[44:47]Ti4 循环赛第三日 iG vs NaVi
2014/07/12 DOTA
[03:21]【TI9纪实】Old Boys
2019/08/23 DOTA
Python下rrdtool模块的基本使用方法
2015/11/13 Python
Python + selenium自动化环境搭建的完整步骤
2018/05/19 Python
详解python3中tkinter知识点
2018/06/21 Python
详解python 破解网站反爬虫的两种简单方法
2020/02/09 Python
python中plt.imshow与cv2.imshow显示颜色问题
2020/07/16 Python
用css3制作纸张效果(外翻卷角)
2013/02/01 HTML / CSS
加拿大领先的牛仔零售商:Bluenotes
2018/01/22 全球购物
美国折衷生活方式品牌:Robert Graham
2018/07/13 全球购物
德国价格合理的品牌商品购物网站:averdo
2019/03/21 全球购物
库房主管岗位职责
2013/12/31 职场文书
初中化学教学反思
2014/01/23 职场文书
厂办主管岗位职责范本
2014/02/28 职场文书
机械加工与数控专业自荐书
2014/06/04 职场文书
大学团日活动新闻稿
2014/09/10 职场文书
导游词之云南省玉龙雪山
2019/12/19 职场文书
Oracle笔记
2021/04/05 Oracle