pytorch基础知识-Cross Entropy(上)

2019-11-17 21:45:31 浏览数 (1)

Cross Entropy(交叉熵)也是同MSE一样,被用来处理Loss。

首先介绍entropy的概念,entropy中文称作熵,用来表达uncertainty(不确定性)和chaos(混乱度),是由克劳修斯(T.Clausius) 于1854年提出的。

一般将entropy的表达式定义为:

对于当前分布上的每一个i的取值,每一个i的probability与log下的probability的乘积。

我们以具体代码示例:

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import torch

a1 = torch.full([4], 1/4)
print('a1:', a1)

a2 = a1*torch.log2(a1)
print('a2:', a2)
# 使用.sum()函数,代表求和
print('entropy_a:', -a2.sum())

分别输出为

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a1: tensor([0.2500, 0.2500, 0.2500, 0.2500])
a2: tensor([-0.5000, -0.5000, -0.5000, -0.5000])
entropy_a: tensor(2.)

熵的结果为2,熵值越高,代表越稳定,没有“精细度”。

这里可看做是抽奖概率,4个奖的中奖概率均是25%,那么中奖的熵为2,。

这里假设再有四个奖项,中奖的的概率分别为0.1、0.1、0.1、0.7。那么此时求熵为

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import torch

a1 = torch.tensor([0.1, 0.1, 0.1, 0.7])
print('a1:', a1)

a2 = a1*torch.log2(a1)
print('a2:', a2)
# 使用.sum()函数,代表求和
print('entropy_a:', -a2.sum())

分别输出为

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a1: tensor([0.1000, 0.1000, 0.1000, 0.7000])
a2: tensor([-0.3322, -0.3322, -0.3322, -0.3602])
entropy_a: tensor(1.3568)

熵值缩减为1.3568,结果不稳定,此时中奖的“惊喜度”’提高。

此时若再将中奖率继续调整

三个奖项的中奖率极低,均为为0.001,而第四个奖项的中奖率极高为0.997。

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import torch

a1 = torch.tensor([0.001, 0.001, 0.001, 0.997])
print('a1:', a1)

a2 = a1*torch.log2(a1)
print('a2:', a2)
# 使用.sum()函数,代表求和
print('entropy_a:', -a2.sum())

此时输出为

代码语言:javascript复制
a1: tensor([0.0010, 0.0010, 0.0010, 0.9970])
a2: tensor([-0.0100, -0.0100, -0.0100, -0.0043])
entropy_a: tensor(0.0342)

计算出的熵值为0.0342,这时的“惊喜度”极高。

以上以三个直观的数据了解了熵的概念

下面介绍熵与交叉熵的区别:

首先从符号上,交叉熵用H(p, q)表示,熵用H(P)表示。

交叉熵的公式为;

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