变分自动编码器：Keras 中的实施预热

Question

我最近阅读了 this paper，其中介绍了一个称为 "Warm-Up" (WU) 的过程，该过程包括将 KL 散度中的损失乘以一个变量，该变量的值取决于 epoch 的数量 (它从 0 线性演变到 1)

我想知道这是否是这样做的好方法：

beta = K.variable(value=0.0)

def vae_loss(x, x_decoded_mean):
    # cross entropy
    xent_loss = K.mean(objectives.categorical_crossentropy(x, x_decoded_mean))

    # kl divergence
    for k in range(n_sample):
        epsilon = K.random_normal(shape=(batch_size, latent_dim), mean=0.,
                              std=1.0)  # used for every z_i sampling
        # Sample several layers of latent variables
        for mean, var in zip(means, variances):
            z_ = mean + K.exp(K.log(var) / 2) * epsilon

            # build z
            try:
                z = tf.concat([z, z_], -1)
            except NameError:
                z = z_
            except TypeError:
                z = z_

            # sum loss (using a MC approximation)
            try:
                loss += K.sum(log_normal2(z_, mean, K.log(var)), -1)
            except NameError:
                loss = K.sum(log_normal2(z_, mean, K.log(var)), -1)
        print("z", z)
        loss -= K.sum(log_stdnormal(z) , -1)
        z = None
    kl_loss = loss / n_sample
    print('kl loss:', kl_loss)

    # result
    result = beta*kl_loss + xent_loss
    return result

# define callback to change the value of beta at each epoch
def warmup(epoch):
    value = (epoch/10.0) * (epoch <= 10.0) + 1.0 * (epoch > 10.0)
    print("beta:", value)
    beta = K.variable(value=value)

from keras.callbacks import LambdaCallback
wu_cb = LambdaCallback(on_epoch_end=lambda epoch, log: warmup(epoch))


# train model
vae.fit(
    padded_X_train[:last_train,:,:],
    padded_X_train[:last_train,:,:],
    batch_size=batch_size,
    nb_epoch=nb_epoch,
    verbose=0,
    callbacks=[tb, wu_cb],
    validation_data=(padded_X_test[:last_test,:,:], padded_X_test[:last_test,:,:])
)

Answer 1

这行不通。我对它进行了测试，以弄清楚它为什么不起作用。要记住的关键是 Keras 在训练开始时创建一次静态图。

因此，vae_loss函数只被调用一次来创建损失张量，这意味着每次计算损失时，对beta变量的引用将保持不变。但是，您的 warmup 函数将 beta 重新分配给新的 K.variable。因此，用于计算损失的 beta 与更新后的 beta 不同，值将始终为 0。

这是一个简单的修复。只需在 warmup 回调中更改此行：

beta = K.variable(value=value)

至：

K.set_value(beta, value)

这样 beta 中的实际值得到更新 "in place" 而不是创建新变量，并且损失将被正确地重新计算。

变分自动编码器：Keras 中的实施预热

Variationnal auto-encoder: implementing warm-up in Keras

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