Как написать кастомный CrossEntropyLoss - PullRequest
Новая
       109

Как написать кастомный CrossEntropyLoss

1 голос
/ 13 октября 2019

Я изучаю логистическую регрессию в Pytorch и, чтобы лучше понять, я определяю собственный CrossEntropyLoss, как показано ниже: 

def softmax(x):
    exp_x = torch.exp(x)
    sum_x = torch.sum(exp_x, dim=1, keepdim=True)

    return exp_x/sum_x

def log_softmax(x):
    return torch.exp(x) - torch.sum(torch.exp(x), dim=1, keepdim=True)

def CrossEntropyLoss(outputs, targets):
    num_examples = targets.shape[0]
    batch_size = outputs.shape[0]
    outputs = log_softmax(outputs)
    outputs = outputs[range(batch_size), targets]

    return - torch.sum(outputs)/num_examples

Я также делаю свою собственную логистическую регрессию (для предсказания FashionMNIST), как показано ниже: 

input_dim = 784 # 28x28 FashionMNIST data
output_dim = 10

w_init = np.random.normal(scale=0.05, size=(input_dim,output_dim))
w_init = torch.tensor(w_init, requires_grad=True).float()
b = torch.zeros(output_dim)

def my_model(x):
    bs = x.shape[0]
    return x.reshape(bs, input_dim) @ w_init + b

Чтобы проверить мой собственный кроссентропилосс, я сравнил его с nn.CrossEntropyLoss от Pytorch, применив его к данным FashionMNIST, как показано ниже: 

criterion = nn.CrossEntropyLoss()

for X, y in trn_fashion_dl:
    outputs = my_model(X)
    my_outputs = softmax(outputs)

    my_ce = CrossEntropyLoss(my_outputs, y)
    pytorch_ce = criterion(outputs, y)

    print (f'my custom cross entropy: {my_ce.item()}\npytorch cross entroopy: {pytorch_ce.item()}')
    break

Мой вопрос касается результатов my_ce (моя перекрестная энтропия)) против pytorch_ce (кросс-энтропия pytorch), где они разные: 

my custom cross entropy: 9.956839561462402
pytorch cross entroopy: 2.378990888595581

Я заранее благодарен за вашу помощь!

Ответы [ 2 ]

3 голосов
/ 14 октября 2019

В вашем коде есть две ошибки.

  1. log_softmax(x) должно быть как, 
def log_softmax(x):
    return torch.log(softmax(x))
Когда вы рассчитываете свои собственные потери CE, вы должны ввести outputs вместо my_outputs. Потому что вы будете вычислять softmax внутри своей собственной функции потерь CE. Это должно быть похоже на 
outputs = my_model(X)
my_ce = CrossEntropyLoss(outputs, y)
pytorch_ce = criterion(outputs, y)

Тогда вы получите идентичные результаты. 

my custom cross entropy: 3.584486961364746
pytorch cross entroopy: 3.584486961364746
2 голосов
/ 13 октября 2019

Кажется, ваш log_softmax fn не прав. Это должно быть просто: 

def log_softmax(x):
    return torch.log(softmax(x))

Но поскольку ваш softmax не является численно стабильным, он может быть несколько нестабильным. Вы можете улучшить его, как показано ниже: 

def log_softmax(x):
    return x - torch.logsumexp(x,dim=1)

Обратите внимание, что я использовал идентификатор log (exp{x}/sum exp(x)) = x - log (sum exp(x))

Также см. https://pytorch.org/docs/stable/torch.html?highlight=logsumexp#torch.logsumexp

...