【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_920953865 小时前
工业4.0时代,制造企业精益管理咨询的标准化实施步骤
大数据·人工智能·制造
~央千澈~6 小时前
《2026鸿蒙NEXT纯血开发与AI辅助》第四章 对鸿蒙next项目结构目录详解以及实战解决一个最初的依赖安装的报错·卓伊凡
人工智能
xinlianyq6 小时前
2026企业流量破局:四大主流短视频矩阵获客系统深度解析与选型指南
人工智能·矩阵
workflower7 小时前
用硬件换时间”与“用算法降成本”之间的博弈
人工智能·算法·安全·集成测试·无人机·ai编程
AI人工智能+8 小时前
施工许可证识别技术:深度融合计算机视觉(CV)与自然语言处理(NLP)
深度学习·计算机视觉·ocr·施工许可证识别
Cx330❀8 小时前
一文吃透Linux System V共享内存:原理+实操+避坑指南
大数据·linux·运维·服务器·人工智能
OPHKVPS8 小时前
Anthropic 为 Claude Code 推出“自动模式”:AI 编码工具迈向更高自主性
网络·人工智能·安全·ai
Allen_LVyingbo8 小时前
斯坦福HAI官网完整版《2025 AI Index Report》全面解读
人工智能·数学建模·开源·云计算·知识图谱
金融小师妹8 小时前
基于AI通胀预期建模与能源冲击传导机制的政策分析:高频信号下的风险再评估
人工智能·svn·能源
胡摩西8 小时前
当大模型遇上毫米级定位:机器人将拥有“空间思维”?
人工智能·机器人·slam·gps·室内定位·roomaps