『PyTorch』第五弹_深入理解autograd_中：Variable梯度探究

在反向传播过程中非叶子节点的导数计算完之后即被清空。若想查看这些变量的梯度，有两种方法：

• 使用autograd.grad函数
• 使用hook

autograd.grad和hook方法都是很强大的工具，更详细的用法参考官方api文档，这里举例说明基础的使用。推荐使用hook方法，但是在实际使用中应尽量避免修改grad的值。

求z对y的导数

x = V(t.ones(3))
w = V(t.rand(3),requires_grad=True)
y = w.mul(x)
z = y.sum()

# hook
# hook没有返回值，参数是函数，函数的参数是梯度值
def variable_hook(grad):
    print("hook梯度输出：\r\n",grad)

hook_handle = y.register_hook(variable_hook)         # 注册hook
z.backward(retain_graph=True)                        # 内置输出上面的hook
hook_handle.remove()                                 # 释放

print("autograd.grad输出：\r\n",t.autograd.grad(z,y)) # t.autograd.grad方法

hook梯度输出：
 Variable containing:
 1
 1
 1
[torch.FloatTensor of size 3]

autograd.grad输出：
 (Variable containing:
 1
 1
 1
[torch.FloatTensor of size 3]
,)

多次反向传播试验

实际就是使用retain_graph参数，

# 构件图
x = V(t.ones(3))
w = V(t.rand(3),requires_grad=True)
y = w.mul(x)
z = y.sum()

z.backward(retain_graph=True)
print(w.grad)
z.backward()
print(w.grad)

Variable containing:
 1
 1
 1
[torch.FloatTensor of size 3]

Variable containing:
 2
 2
 2
[torch.FloatTensor of size 3]

如果不使用retain_graph参数，

实际上效果是一样的，AccumulateGrad object仍然会积累梯度

# 构件图
x = V(t.ones(3))
w = V(t.rand(3),requires_grad=True)
y = w.mul(x)
z = y.sum()

z.backward()
print(w.grad)
y = w.mul(x)  # <-----
z = y.sum()  # <-----
z.backward()
print(w.grad)

Variable containing:
 1
 1
 1
[torch.FloatTensor of size 3]

Variable containing:
 2
 2
 2
[torch.FloatTensor of size 3]

分析：

这里的重新建立高级节点意义在这里：实际上高级节点在创建时，会缓存用于输入的低级节点的信息(值，用于梯度计算)，但是这些buffer在backward之后会被清空(推测是节省内存)，而这个buffer实际也体现了上面说的动态图的"动态"过程，之后的反向传播需要的数据被清空，则会报错，这样我们上面过程就分别从：保留数据不被删除&重建数据两个角度实现了多次backward过程。

实际上第二次的z.backward()已经不是第一次的z所在的图了，体现了动态图的技术，静态图初始化之后会留在内存中等待feed数据，但是动态图不会，动态图更类似我们自己实现的机器学习框架实践，相较于静态逻辑简单一点，只是PyTorch的静态图和我们的比会在反向传播后清空存下的数据：下次要么完全重建，要么反向传播之后指定不舍弃图z.backward(retain_graph=True)。

总之图上的节点是依赖buffer记录来完成反向传播，TensorFlow中会一直存留，PyTorch中就会backward后直接舍弃(默认时)。