Пользовательский слой Tensorflow: создание разреженной матрицы с обучаемыми параметрами - PullRequest
3 голосов
/ 30 сентября 2019

Модель, над которой я работаю, должна предсказывать довольно много переменных одновременно (> 1000). Поэтому я хотел бы иметь небольшую нейронную сеть в конце сети для каждого выхода.

Чтобы сделать это компактно, я хотел бы найти способ создания разреженной обучаемой связи между двумя слоями в нейронной сети в рамках Tensorflow.

Только небольшая часть матрицы подключения должна быть обучаемой: только параметры являются частью диагонали блока.


Например: see the Not dense part

Матрица подключения следующая:

Block diagonal matrix

Обучаемые параметры должны быть вместо 1 .

1 Ответ

1 голос
/ 03 октября 2019

изменить поэтому комментарий был Is this a trainable object though?

Ответ: Нет. Вы не можете использовать разреженную матрицу в настоящее время и сделать ее обучаемой. Вместо этого вы можете использовать матрицу маски (см. В конце)

Но если вам нужно использовать разреженную матрицу, вам просто нужно использовать tf.sparse.sparse_dense_matmul() или tf.sparse_tensor_to_dense(), где ваш разреженный взаимодействует с плотной матрицей. Я взял простой пример XOR из здесь и заменил плотную на разреженную матрицу:

#Declaring necessary modules
import tensorflow as tf
import numpy as np
"""
A simple numpy implementation of a XOR gate to understand the backpropagation
algorithm
"""

x = tf.placeholder(tf.float32,shape = [4,2],name = "x")
#declaring a place holder for input x
y = tf.placeholder(tf.float32,shape = [4,1],name = "y")
#declaring a place holder for desired output y

m = np.shape(x)[0]#number of training examples
n = np.shape(x)[1]#number of features
hidden_s = 2 #number of nodes in the hidden layer
l_r = 1#learning rate initialization

theta1 = tf.SparseTensor(indices=[[0, 0],[0, 1], [1, 1]], values=[0.1, 0.2, 0.1], dense_shape=[3, 2])
#theta1 = tf.cast(tf.Variable(tf.random_normal([3,hidden_s]),name = "theta1"),tf.float64)
theta2 = tf.cast(tf.Variable(tf.random_normal([hidden_s+1,1]),name = "theta2"),tf.float32)

#conducting forward propagation
a1 = tf.concat([np.c_[np.ones(x.shape[0])],x],1)
#the weights of the first layer are multiplied by the input of the first layer

#z1 = tf.sparse_tensor_dense_matmul(theta1, a1)

z1 = tf.matmul(a1,tf.sparse_tensor_to_dense(theta1))
#the input of the second layer is the output of the first layer, passed through the 

a2 = tf.concat([np.c_[np.ones(x.shape[0])],tf.sigmoid(z1)],1)
#the input of the second layer is multiplied by the weights

z3 = tf.matmul(a2,theta2)
#the output is passed through the activation function to obtain the final probability

h3 = tf.sigmoid(z3)
cost_func = -tf.reduce_sum(y*tf.log(h3)+(1-y)*tf.log(1-h3),axis = 1)

#built in tensorflow optimizer that conducts gradient descent using specified 

optimiser = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate = l_r).minimize(cost_func)

#setting required X and Y values to perform XOR operation
X = [[0,0],[0,1],[1,0],[1,1]]
Y = [[0],[1],[1],[0]]

#initializing all variables, creating a session and running a tensorflow session
init = tf.global_variables_initializer()
sess = tf.Session()
sess.run(init)

#running gradient descent for each iterati
for i in range(200):
   sess.run(optimiser, feed_dict = {x:X,y:Y})#setting place holder values using feed_dict
   if i%100==0:
      print("Epoch:",i)
      print(sess.run(theta1))

, и получился результат:

Epoch: 0
SparseTensorValue(indices=array([[0, 0],
       [0, 1],
       [1, 1]]), values=array([0.1, 0.2, 0.1], dtype=float32), dense_shape=array([3, 2]))
Epoch: 100
SparseTensorValue(indices=array([[0, 0],
       [0, 1],
       [1, 1]]), values=array([0.1, 0.2, 0.1], dtype=float32), dense_shape=array([3, 2]))

Так что единственный способэто использовать маску матрицы. Вы можете использовать его умножением или tf.where

1) Умножение : Вы можете создать матрицу маски нужной формы и умножить ее на свою матрицу веса:

mask = tf.Variable([[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1]],name ='mask', trainable=False)
weight = tf.cast(tf.Variable(tf.random_normal([3,3])),tf.float32)
desired_tensor = tf.matmul(weight, mask)

2) tf.where

mask = tf.Variable([[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1]],name ='mask', trainable=False)
weight = tf.cast(tf.Variable(tf.random_normal([3,3])),tf.float32)
desired_tensor = tf.where(mask > 0, tf.ones_like(weight), weight)

Надеюсь, это поможет


Это можно сделать с помощью разреженных тензоров, например:

SparseTensor(indices=[[0, 0], [1, 2]], values=[1, 2], dense_shape=[3, 4])

и вывод:

[[1, 0, 0, 0]
 [0, 0, 2, 0]
 [0, 0, 0, 0]]

. Более подробную информацию о документации тензора можно посмотреть здесь:

https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/sparse/SparseTensor

Надеюсь, это поможет!

Добро пожаловать на сайт PullRequest, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...