【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
齐齐大魔王24 分钟前
OpenCV
人工智能·opencv·计算机视觉
老蒋新思维35 分钟前
创客匠人峰会实录:创始人 IP 变现的 “人 + 智能体” 协同范式 —— 打破知识变现的能力边界
大数据·网络·人工智能·网络协议·tcp/ip·创始人ip·创客匠人
_codemonster36 分钟前
深度学习实战(基于pytroch)系列(四十八)AdaGrad优化算法
人工智能·深度学习·算法
AI即插即用1 小时前
即插即用系列 | Attention GhostUNet++:基于多维注意力和 Ghost 模块的高效 CT 图像脂肪与肝脏分割网络
网络·图像处理·人工智能·深度学习·神经网络·计算机视觉·视觉检测
猎人everest1 小时前
LangChain 与其他大语言模型框架有什么区别
人工智能·语言模型·langchain
jkyy20141 小时前
端到端生态闭环:智能硬件+云平台+应用终端,最大化穿戴设备价值
大数据·人工智能·物联网·健康医疗
新程记2 小时前
2025年CAIE认证含金量透视:它如何成为AI时代的“技能护照”?
人工智能
哥布林学者2 小时前
吴恩达深度学习课程四:计算机视觉 第一周:卷积基础知识(二)卷积参数
深度学习·ai
学历真的很重要2 小时前
PyTorch 机器学习工作流程基础 - 完整教程
人工智能·pytorch·后端·python·深度学习·机器学习·面试