【深度学习】pytorch计算KL散度、kl_div

使用pytorch进行KL散度计算,可以使用pytorch的kl_div函数

假设y为真实分布,x为预测分布。

java 复制代码
import torch
import torch.nn.functional as F

# 定义两组数据
tensor1 = torch.tensor([[0.1, 0.2, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.1, 0.2, 0.3, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.1, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.2, 0.3, 0.1, 0.2],
                        [0.2, 0.2, 0.2, 0.3, 0.1],
                        [0.1, 0.2, 0.2, 0.2, 0.3],
                        [0.3, 0.2, 0.1, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.2, 0.1, 0.2],
                        [0.1, 0.2, 0.2, 0.3, 0.2],
                        [0.2, 0.1, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.2, 0.2, 0.1],
                        [0.1, 0.1, 0.2, 0.3, 0.3],
                        [0.3, 0.2, 0.2, 0.1, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.1, 0.2, 0.2],
                        [0.1, 0.3, 0.2, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.2, 0.1, 0.3, 0.2]])

tensor2 = torch.tensor([[0.2, 0.1, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.3, 0.2, 0.2, 0.1, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.2, 0.2, 0.1],
                        [0.1, 0.2, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.2, 0.1, 0.2, 0.3],
                        [0.3, 0.2, 0.2, 0.3, 0.0],
                        [0.2, 0.3, 0.1, 0.2, 0.2],
                        [0.1, 0.2, 0.2, 0.3, 0.2],
                        [0.2, 0.1, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.2, 0.1, 0.2],
                        [0.1, 0.2, 0.3, 0.2, 0.2],
                        [0.2, 0.3, 0.2, 0.2, 0.1],
                        [0.2, 0.1, 0.2, 0.3, 0.2],
                        [0.3, 0.2, 0.2, 0.1, 0.2],
                        [0.2, 0.2, 0.3, 0.2, 0.1],
                        [0.1, 0.3, 0.2, 0.2, 0.2]])

# 计算两组张量之间的 KL 散度
logp_x = F.log_softmax(tensor1, dim=-1)
p_y = F.softmax(tensor2, dim=-1)

kl_divergence = F.kl_div(logp_x, p_y, reduction='batchmean')
kl_sum = F.kl_div(logp_x, p_y, reduction='sum')
print("KL散度(batchmean)值为:", kl_divergence.item())
print("KL散度(sum)值为:", kl_sum.item())

打印结果:

复制代码
KL散度(batchmean)值为: 0.00508523266762495
KL散度(sum)值为: 0.0813637226819992  

其中kl_div接收三个参数,第一个为预测分布,第二个为真实分布,第三个为reduction。(其实还有其他参数,只是基本用不到)

这里有一些细节需要注意,第一个参数与第二个参数都要进行softmax(dim=-1),目的是使两个概率分布的所有值之和都为1,若不进行此操作,如果x或y概率分布所有值的和大于1,则可能会使计算的KL为负数。

softmax接收一个参数dim,dim=-1表示在最后一维进行softmax操作。

除此之外,第一个参数还要进行log()操作(至于为什么,大概是为了方便pytorch的代码组织,pytorch定义的损失函数都调用handle_torch_function函数,方便权重控制等),才能得到正确结果。还有说是因为要用y指导x,所以求x的对数概率,y的概率

相关推荐
2501_948120151 小时前
区块链与人工智能融合的隐私保护技术
人工智能·区块链
Liue612312316 小时前
基于YOLOv26的口罩佩戴检测与识别系统实现与优化
人工智能·yolo·目标跟踪
小二·7 小时前
Python Web 开发进阶实战 :AI 原生数字孪生 —— 在 Flask + Three.js 中构建物理世界实时仿真与优化平台
前端·人工智能·python
chinesegf7 小时前
文本嵌入模型的比较(一)
人工智能·算法·机器学习
哥布林学者8 小时前
吴恩达深度学习课程五:自然语言处理 第二周:词嵌入 课后习题与代码实践
深度学习·ai
珠海西格电力8 小时前
零碳园区的能源结构优化需要哪些技术支持?
大数据·人工智能·物联网·架构·能源
Black蜡笔小新8 小时前
视频汇聚平台EasyCVR打造校园消防智能监管新防线
网络·人工智能·音视频
珠海西格电力科技8 小时前
双碳目标下,微电网为何成为能源转型核心载体?
网络·人工智能·物联网·云计算·智慧城市·能源
2501_941837268 小时前
【计算机视觉】基于YOLOv26的交通事故检测与交通状况分析系统详解_1
人工智能·yolo·计算机视觉
HyperAI超神经8 小时前
加州大学构建基于全连接神经网络的片上光谱仪,在芯片级尺寸上实现8纳米的光谱分辨率
人工智能·深度学习·神经网络·机器学习·ai编程