主要观点:
- JAX 是谷歌研发的高性能数值计算库,结合了 Python 和 NumPy 的易用性与 XLA 的速度效率,适用于机器学习研究和数值计算。
- 核心是通过自动微分扩展 NumPy 功能,采用函数式编程,强调不可变性和纯函数,代码更易维护、可重现且性能高效。
- 介绍了 JAX 的三个重要特性:即时编译、向量化变换和自动微分,分别进行了详细阐述和代码示例。
关键信息:
- Functorch 最初将类似 JAX 的可组合函数转换带到 PyTorch,后集成到 PyTorch 2.0 核心。
- JAX 核心功能包括自动微分、即时编译(通过
jax.jit
或@jit
装饰器)和向量化变换(vmap
)。 - 即时编译在首次调用时有轻微开销,但后续调用快,输入形状和类型固定时效果最佳,可与
grad
、vmap
和pmap
结合使用。 vmap
可自动向量化操作,无需显式写循环进行批量处理,通过jax.random
处理随机数生成以确保功能纯粹性。- 自动微分通过
grad
计算标量值函数的梯度,jacfwd
和jacrev
计算雅可比矩阵,hessian
计算二阶导数,适用于不同的应用场景。
重要细节:
- 计算大圆距离的 Haversine 公式示例,展示了即时编译的使用和速度提升。
- 生成随机坐标数组并应用
vmap
进行向量化计算,对比了向量化与原生循环的速度。 - 指数分布的 CDF 和 PDF 示例,使用
grad
计算导数并与 Scipy 结果对比。 - 还可对
grad
的结果再次求导,展示二阶导数的计算。
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