首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

偏导数会以反向模式计算吗?

偏导数是用于多元函数的求导,它计算的是函数在某一点上某个特定方向的变化率。在机器学习和深度学习中,反向传播算法(Backpropagation)常用于计算神经网络中的梯度,从而实现参数的更新和优化。

反向传播算法是一种基于链式法则的计算方法,它通过将输出误差从网络的输出层向输入层进行传播,计算每个参数对误差的贡献,从而实现参数的更新。在反向传播算法中,偏导数的计算是以反向模式进行的,也就是从网络的输出层开始,逐层向输入层传播误差,并计算每个参数的偏导数。

偏导数的反向传播计算过程可以简单描述为以下几个步骤:

  1. 前向传播:将输入数据通过神经网络的前向计算过程,得到网络的输出结果。
  2. 计算误差:将网络的输出结果与真实标签进行比较,计算误差。
  3. 反向传播:从输出层开始,逐层向输入层传播误差,并计算每个参数的偏导数。
  4. 参数更新:根据计算得到的偏导数,使用优化算法(如梯度下降)更新网络中的参数。

偏导数的反向传播计算在深度学习中起到了至关重要的作用,它使得神经网络能够自动学习和优化参数,从而实现对复杂模式的建模和预测。在实际应用中,反向传播算法被广泛应用于图像识别、自然语言处理、语音识别等领域。

腾讯云提供了一系列与深度学习和神经网络相关的产品和服务,包括云服务器、GPU实例、人工智能推理服务等。您可以通过腾讯云官方网站(https://cloud.tencent.com/)了解更多相关产品和服务的详细信息。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

计算图演算:反向传播

如果a变化了,c怎么变化?我们称这为c关于a的导数。 为了计算图中的导数,我们先来复习这两个求和规则和乘积规则: ? 已知a=2,b=1,那么相应的计算图就是: ?...现在我们计算出了相邻两个节点的导数,如果我想知道不直接相连的节点是如何相互影响的,你怎么办?...如果我们速率为1的速度变化输入a,那么根据导数可知,函数c的变化速率也是1,已知e相对于c的导数是2,那么同样的,e相对a的变化速率也是2。...大功告成 说到现在,你可能会想知道反向模式求导究竟有什么意义。它看起来就是前向模式求导的一个奇怪翻版,其中会有什么优势? 让我们从之前的那张计算图开始: ?...还有其他经验?我认为有。 反向传播算法也是了解数据流经模型过程的有利“镜头”,我们能用它知道为什么有些模型难以优化,如经典的递归神经网络中梯度消失的问题。

1.5K21

计算图的微积分:反向传播

一般在独立应用程序中名称是“反向模式求导”。 从根本上讲,这是一种快速计算导数的技术。不仅在深度学习,而且在各种数值计算的情况下,反向传播是一个必不可少的窍门。...计算图上的导数 如果想了解计算图中的导数,关键是了解边上的导数。如果a直接影响c,那么我们想知道它是如何影响c。如果a改变一点,c如何更改?我们称之为c的导数关于a。...如果我们想得到导数∂Z/∂X 通过所有路径相加,我们需要计算 9条路径的加法: 8.png 以上只有九条路径,但随着图形变得越来越复杂,路径的数量呈指数增长。...计算成功 在这一点上,你可能惊讶为什么有人会关心反向模式求导。相对于正向模式,它看起来像做一个奇怪的方式做同样的事情。这样做有什么优势?...在反向模式给出一个输出的分化对于所有输入的情况下,正向模式给出了所有输出对于一个输入,如果一个函数具有很多输出,则正向模式分化可以更快,更快)。 这不平凡

1.3K70
  • 自动微分技术

    自动微分在实现时有前向模式反向模式两种实现方案,下面分别进行介绍。 前向模式 前向模式计算图的起点开始,沿着计算图边的方向依次向前计算,直到到达计算图的终点。...按照计算图中的节点编号,依次根据前面的节点计算出后续节点的函数值和导数值。在这里vi'表示vi对x1的导数。 ? 节点v2为例,它依赖于节点v-1与v0,且 ?...反向模式 反向模式反向传播算法的一般化,其思路是根据计算图从后向前计算,依次得到对每个中间变量节点的导数,直到到达自变量节点处。在每个节点处,根据该节点的后续节点计算导数值。...对于上一节的问题,反向模式计算过程如下表所示。在这里均指对的导数,与上一个表的含义不同。 ? 表的第一列为前向计算函数值的过程,与前向计算时相同。第二列为反向计算导数值的过程。...因此在反向计算时需要寻找它所有的后续节点,收集这些节点的导数值 ? ,然后计算本节点的导数值。整个计算过程中不仅利用了每个节点的后续节点的导数值,还需要利用某些节点的函数值计算 ?

    1.3K30

    神经网络算法——反向传播 Back Propagation

    (2)反向传播(Back Propagation) 反向传播算法利用链式法则,通过从输出层向输入层逐层计算误差梯度,高效求解神经网络参数的导数实现网络参数的优化和损失函数的最小化。...反向传播 利用链式法则: 反向传播算法基于微积分中的链式法则,通过逐层计算梯度来求解神经网络中参数的导数。...参数更新: 根据计算得到的梯度信息,使用梯度下降或其他优化算法来更新网络中的权重和偏置参数,最小化损失函数。...反向传播的目标: 反向传播的目标是计算损失函数相对于每个参数的导数,以便使用优化算法(如梯度下降)来更新参数。 这些导数构成了梯度,指导了参数更新的方向和幅度。...假设真实标签是 0.8,使用均方误差(MSE)计算损失: 损失 = (4)反向传播 计算损失函数相对于网络参数的导数,并从输出层开始反向传播误差。

    1.1K10

    斯坦福NLP课程 | 第4讲 - 神经网络反向传播与计算

    f_c,然后再考虑当 c \neq y (所有不正确的类)的导数 f_c 技巧4:如果你被矩阵微积分搞糊涂了,请计算逐个元素的导数!...回答: 几乎总是「应该用」 他们接受了大量的数据训练,所以他们知道训练数据中没有的单词,也知道更多关于训练数据中的单词 拥有上亿的数据语料?...2.1 反向传播 [反向传播] 我们几乎已经向你们展示了反向传播 求导并使用(广义)链式法则 另一个技巧:在计算较低层的导数时,我们重用对较深层计算导数减小计算量 2.2 计算图和反向传播 [...[同步计算所有梯度提速] 错误的反向传播计算方式 先计算b的导 接着计算W的导 重复计算!...正确的反向传播计算方式 一次性计算所有导 类似手动计算梯度时的方式 2.8 一般计算图中的反向传播 [一般计算图中的反向传播] Fprop:按拓扑排序顺序访问节点 计算给定父节点的节点的值 Bprop

    96741

    机器学习(十二) ——神经网络代价函数、反向传播、梯度检验、随机初始化

    反向传播,目的是为了求解代价函数的导数在梯度下降算法中使用。反向传播,是从后往前推的,根据最后一层的h(x)与最终样本的y的值的差,求出最后一层的误差Δ。...总的来说,计算公式如下:其中l表示第l层,这是一个循环,遍历所有的输入的样本,最终得到的结果D即为导数的结果,也即代价函数J的导数计算结果。 ? ?...2、BP BP是反向的求解过程,目的是求得代价函数J的每个导数。前面一层的每个神经元的导数,都是由后面一层推导出来的。 这也是反向传播速度较快的一个原因。...由于前面一层的神经元,都需要用到后面一层的每个神经元的偏倒公式,而反向传播,相当于把后一层的每个神经元的导数的结果,直接保存在当个神经元中,前面一层的神经元计算偏差的时候,只要直接拿过来乘就可以,不需要再次计算导数...四、梯度检验 梯度检验(gradientchecking),目的是为了校验BP算法的准确性,其本质是采用另一种方式来计算导数

    1.2K40

    机器学习——神经网络代价函数、反向传播、梯度检验、随机初始化

    反向传播,目的是为了求解代价函数的导数在梯度下降算法中使用。反向传播,是从后往前推的,根据最后一层的h(x)与最终样本的y的值的差,求出最后一层的误差Δ。...总的来说,计算公式如下:其中l表示第l层,这是一个循环,遍历所有的输入的样本,最终得到的结果D即为导数的结果,也即代价函数J的导数计算结果。...其他的神经元的计算公式也都可以类推得到。 这样,就可以前向传播的方式,根据输入的样本若干个x,最终得到输出的h(x)的式子。 2、BP BP是反向的求解过程,目的是求得代价函数J的每个导数。...前面一层的每个神经元的导数,都是由后面一层推导出来的。 这也是反向传播速度较快的一个原因。...由于前面一层的神经元,都需要用到后面一层的每个神经元的偏倒公式,而反向传播,相当于把后一层的每个神经元的导数的结果,直接保存在当个神经元中,前面一层的神经元计算偏差的时候,只要直接拿过来乘就可以,不需要再次计算导数

    97070

    深度学习利器之自动微分(2)

    反向模式需要保存正向传播的中间变量值(比如 w_i ),这些中间变量数值在反向传播时候被用来计算导数,所以反向模式的内存开销要大。...如果有一个函数,其输入有 n 个,输出有 m个,对于每个输入来说,前向模式都需要遍历计算过程得到这个输入的导数,求解整个函数梯度需要 n 遍如上计算过程。...反向模式根据计算图从后(最后一个节点)向前计算,依次得到对每个中间变量节点的导数,直到到达自变量节点处,这样就得到了每个输入的导数。...下图虚线就是反向模式。 3.5.2 计算过程 前向和后向两种模式的过程表达如下,表的左列浅色为前向计算函数值的过程,与前向计算时相同。右面列深色为反向计算导数值的过程。...而反向模式可以通过一次反向传输,就计算出所有导数,而且中间的导数计算只需计算一次,减少了重复计算的工作量,在多参数的时候后向自动微分的时间复杂度更低,但这是以增加存储量需求为代价的。

    1.7K40

    学界丨反向传播算法最全解读,机器学习进阶必看!

    目前网络上关于反向传播算法的教程已经很多,那我们还有必要再写一份教程?答案是‘需要’。 为什么这么说呢?...如上图所示,先计算f相对于u1,…,un的导数,然后将这些导数按权重线性相加,得到f对z的导数。这个权重就是u1,…,un对z的导,即∂uj/∂z。此时问题来了,我么怎么衡量计算时间呢?...我们以前馈的形式进行计算。我们计算了位于t层及t层以下的所有节点对之间的导数,那么位于t+1层的ul对uj的导数就等于将所有ui与uj的导数进行线性加权相加。...,然后就是怎么计算导数的倍数(权重)S。...但我们在反向传播算法中,这个算的很快,因为∂U/∂Z[S]=W⊤S,在计算机中我们可以使用GPU来进行类似向量计算。 ?

    1.5K50

    TensorFlow从0到1 - 10 - NN基本功:反向传播的推导

    B-N-F-9 误差 它是一个纯粹的形式定义,表达式的含义是:某个神经元的误差是损失函数C对于该神经元加权输入z的导数,其中加权输入z就是神经元激活函数的输入: ?...B-N-F-10 加权输入 之所以说误差沿着网络反方向传播,主要基于对反向传播第2个公式的(BP2)的观察和理解。...而损失函数C对于任意层中的wl和bl导数也就可以通过BP3和BP4得到了。...那么σ'(zjL) = σ(zjL) * (1 - σ(zjL)),其中zjL是通过前馈计算获得的。 BP2推导 对BP2的分量表达式进行推导: ? BP2 BP2稍微复杂一点。...BP4 如果没有反向传播算法 之前提到,由于神经网络的权重参数过多,通过解导数方程来得到梯度是不现实的。那么在反向传播算法被应用之前,难道就真的没有任何办法?答案是有的,利用导数的定义即可: ?

    1.2K60

    斯坦福CS231N深度学习与计算机视觉第五弹:反向传播与它的直观理解

    但是我们用一个非直接的思路去求解一下导,帮助我们直观理解反向传播中。如果我们用换元法,把原函数拆成两个部分 ? 对于这两个部分,我们知道怎么求解它们变量上的导: ?...加法操作的门获得这个梯度-4以后,把它分别乘以本地的两个梯度(加法的导都是1),1*-4=-4。如果输入x减小,那加法门的输出也减小,这样乘法输出相应的增加。...你看,它的导数可以用自己很简单的重新表示出来。所以在计算导数的时候非常方便,比如sigmoid函数接收到的输入是1.0,输出结果是-0.73。...实际编程实现的时候,需要注意一下: 前向传播计算的时候注意保留部分中间变量:在反向传播计算的时候,再次用到前向传播计算中的部分结果。这在反向传播计算的回溯时可大大加速。...6.1 反向传播计算中的常见模式 即使因为搭建的神经网络结构形式和使用的神经元都不同,但是大多数情况下,后向计算中的梯度计算可以归到几种常见的模式上。

    48450

    独家 | 数据科学家指南:梯度下降与反向传播算法

    成本函数的导数影响模型的权重和偏差。 梯度下降是一种算法,用于搜索使成本函数最小化或准确度最优的那些参数。...反向传播所涉及的关键数学公式是导数计算反向传播算法计算成本函数相对于权重、偏差和前一层激活的导数确定哪些值影响成本函数的梯度。...理想情况下,目标是在经过一个步长之后,更加接近局部最小值。 “反向传播”这个名称来自于进程的字面意思,即“误差的反向传播”,梯度的导数对误差进行量化。...通过网络向后传播误差,利用最后一层(最接近输出层的层)梯度的导数计算第二层到最后一层的梯度。...想要了解更多与反向传播算法相关的数学知识?以下资源供参考: 神经网络:通过反向传播进行训练 反向传播 反向传播算法的工作原理 通过学习英伟达深度学习研究所的各种课程,深入了解深度学习的世界。

    45120

    TensorFlow从0到1 | 第十章:NN基本功:反向传播的推导

    B-N-F-9 误差 实际上你可以把它当成一个纯粹的形式定义,从其表达式可以看出:某个神经元的误差是损失函数C对于该神经元带权输入z的导数,其中带权输入z就是神经元激活函数的输入: ?...B-N-F-10 带权输入 之所以误差沿着网络反方向传播,主要是基于对反向传播第2个公式的(BP2)的发现、观察和理解。...而损失函数C对于wl和bl的导数也就可以通过BP3和BP4得到了。...那么σ'(zjL) = σ(zjL) * (1 - σ(zjL)),其中zjL是通过前馈计算获得的。 BP2推导 对BP2的分量表达式进行推导: ? BP2 BP2稍微复杂一点。...如果没有反向传播算法 之前提到,由于神经网络的权重参数过多,通过解导数方程来得到梯度是不现实的。那么在反向传播算法被应用之前,难道就真的没有任何办法?答案是有的,利用导数的定义即可: ?

    1.2K50

    像堆乐高一样:从零开始解释神经网络的数学过程

    该算法已经多次被重复发现,这是另一种更通用的被称为自动微分的技术在反向积累模式下的特例。 网络初始化 让我们用随机数来初始化网络权重 ?...与前向步骤不同的是,这个步骤沿着反向的顺序进行。它首先计算出输出层中损失函数对每个权重的导数 (dLoss/dW_2),然后计算隐藏层的导数 (dLoss/dW1)。让我们详细地解释每个导数吧。...为了做到这件事,我们需要沿着导数计算三个导数。 ? 将数值代入到这些导数中,我们就能够计算出 W_2 的导数,如下所示: ?...dLoss/dW_1: 计算用于更新第一个隐藏层 W_1 权重的链式规则就展现了重复使用已有计算结果的可能。 ? 更直观地,从输出层到权重 W_1 的路径碰到在后面层中早已计算出来的导数。 ?...例如,导数 dLoss/dh_2 和 dh_2/dz_2 在上一节中已经被计算为输出层 dLoss/dW_2 学习权值的依赖项。 ?

    49520

    像堆乐高一样:从零开始解释神经网络的数学过程

    该算法已经多次被重复发现,这是另一种更通用的被称为自动微分的技术在反向积累模式下的特例。 网络初始化 让我们用随机数来初始化网络权重 ?...与前向步骤不同的是,这个步骤沿着反向的顺序进行。它首先计算出输出层中损失函数对每个权重的导数 (dLoss/dW_2),然后计算隐藏层的导数 (dLoss/dW1)。让我们详细地解释每个导数吧。...为了做到这件事,我们需要沿着导数计算三个导数。 ? 将数值代入到这些导数中,我们就能够计算出 W_2 的导数,如下所示: ?...dLoss/dW_1: 计算用于更新第一个隐藏层 W_1 权重的链式规则就展现了重复使用已有计算结果的可能。 ? 更直观地,从输出层到权重 W_1 的路径碰到在后面层中早已计算出来的导数。 ?...例如,导数 dLoss/dh_2 和 dh_2/dz_2 在上一节中已经被计算为输出层 dLoss/dW_2 学习权值的依赖项。 ?

    39120

    CS231n:4 反向传播

    但是 的导数对我们没有意义,因为我们的目标是求出 关于 的导数。...每一个节点(或者称为门gate)得到一些输入,然后会自动地计算出他们的输出,这些输出或许又会成为其他节点的输入,同时他们可以很轻松地计算出他们的局部梯度,即他们的输出关于输入的导数。...递归地应用链式法则,反向传播使得节点可以得到最终输出关于该节点输入变量的导数,只需要将局部梯度和上游梯度(即最终输出关于该节点输出的导数)相乘即可。...假设加法门后还有一些运算,并且输出最终结果为-12,现在进行反向传播,从最终结果开始反向计算最终输出关于每个节点输入的导数,当计算到加法门时,假设上游梯度为-4,表示最终结果关于加法门的输出的梯度为-...常见运算对梯度的影响 在神经网络中比较常见的运算有加法、乘法和max,这些运算与梯度有什么关系呢,以下面的例子来说明: image.png 从图中我们可以发现,在反向传播的过程中,每个运算实际是将输出处的梯度一定的规律分配给输入端

    49320

    神经网络背后的数学原理是什么?

    该算法已经多次被重复发现,这是另一种更通用的被称为自动微分的技术在反向积累模式下的特例。...与前向步骤不同的是,这个步骤沿着反向的顺序进行。它首先计算出输出层中损失函数对每个权重的导数 (dLoss/dW_2),然后计算隐藏层的导数 (dLoss/dW1)。让我们详细地解释每个导数吧。...为了做到这件事,我们需要沿着导数计算三个导数。...将数值代入到这些导数中,我们就能够计算出 W_2 的导数,如下所示: 结果是一个 3x2 的矩阵 dLoss/dW_2,它将会沿着最小化损失函数的方向更新 W_2 的数值。...dLoss/dW_1: 计算用于更新第一个隐藏层 W_1 权重的链式规则就展现了重复使用已有计算结果的可能。 更直观地,从输出层到权重 W_1 的路径碰到在后面层中早已计算出来的导数

    29820

    神经网络如何学习的?

    因此,在每一次迭代(也可以将其称作一次训练轮次)时,我们计算损失函数的梯度,并从旧参数中减去它(乘以一个称为学习率的因子)得到神经网络的新参数。 ?...反向传播算法 我们如何计算梯度呢?回想一下神经网络和损失函数,它们只是一个函数的组合。那么如何计算复合函数的导数呢?我们可以使用链式法则。让我们看看下面的图片: ?...如果我们要计算损失函数对第一层权重参数的导数:我们首先让第一个线性表达式对权重参数求导,然后用这个结果乘上下一个函数(也就是激活函数)关于它前面函数输出内容的导数,一直执行这个操作,直到我们乘上损失函数关于最后一个激活函数的导数...所以,与其一遍又一遍地计算这些术语,我们将从后向前计算,因此得名为反向传播算法。 我们将首先计算出损失函数关于神经网络输出层的导数,然后通过保持导数的运行乘积将这些导数反向传播到第一层。...所以,在反向传播时,当我们遇到没有可学习参数的函数时(比如激活函数),我们只取第一种的导数,只是为了反向传播误差。

    45720

    打破「反向传播」垄断,「正向自动微分」也能计算梯度,且训练时间减少一半

    正向模式 给定一个函数 f: θ∈R n,v∈R n,正向模式的AD会计算 f(θ) 和雅可比向量乘积Jf (θ) v,其中Jf (θ) ∈R m×n是f在θ处评估的所有导数的雅可比矩阵,v是扰动向量...反向模式 给定一个函数 f : R n → R m,数值 θ∈R n,v∈R m,AD反向模式计算f(θ)和雅可比向量乘积v |Jf (θ),其中Jf∈R m×n是f在θ处求值的所有导数的雅可比矩阵...对于f : R n → R和v = 1的情况,反向模式计算梯度,即f对所有n个输入的导数∇f(θ)=h ∂f ∂θ1,. . . , ∂f ∂θn i| 。...请注意,v |Jf 是在一次前向-后向评估中进行计算的,而不需要计算雅可比Jf 。 运行时间成本 两种AD模式的运行时间运行正在微分的函数 f 所需时间的恒定倍数为界。...可扩展性 前面的几个结果表明: 不用反向传播也可以在一个典型的ML训练管道中进行训练,并且一种竞争计算的方式来实现; 在相同参数(学习率和学习率衰减)的情况下,正向AD比反向传播所消耗的时间要少很多。

    73320

    深度学习500问——Chapter06: 循环神经网络(RNN)(2)

    6.4 CNN和RNN的区别 类别 特点描述 相同点 1、传统神经网络的扩展 2、前向计算产生结果,反向计算模型更新 3、每层神经网络横向可以多个神经元共存,纵向可以有多层神经网络连接 不同点 1、CNN...6.8 标准RNN前向输出流程 表示输入, 是隐层单元, 是输出, 为损失函数, 为训练集标签。 表示 时刻的状态, 是权值,同一类型的连接权值相同。...与BP算法不同的是,其中W和U两个参数的寻优过程需要追溯之前的历史数据,参数V相对简单只需关注目前,那么我们就先来求解参数V的导数。 RNN的损失也是随着时间累加的,所以不能只求 时刻的导。...为了简化推导过程,我们假设只有三个时刻,那么在第三个时刻 对 , 对 的导数分别为: 可以观察到,在某个时刻的对 或是 的导数,需要追溯这个时刻之前所有时刻的信息。...根据上面两个式子得出 在 时刻对 和 导数的通式: 整体的导公式就是将其按时刻再一一加起来。

    30910
    领券