This article presents matrix backpropagation algorithms for the QR decomposition of matrices $A_{m, n}$, that are either square (m = n), wide (m < n), or deep (m > n), with rank $k = min(m, n)$. Furthermore, we derive novel matrix backpropagation results for the pivoted (full-rank) QR decomposition and for the LQ decomposition of deep input matrices. Differentiable QR decomposition offers a numerically stable, computationally efficient method to solve least squares problems frequently encountered in machine learning and computer vision. Software implementation across popular deep learning frameworks (PyTorch, TensorFlow, MXNet) incorporate the methods for general use within the deep learning community. Furthermore, this article aids the practitioner in understanding the matrix backpropagation methodology as part of larger computational graphs, and hopefully, leads to new lines of research.


翻译:本文章为 $A ⁇ m, n}$的 QR 解析矩阵的 QR 解析提供了矩阵反向调整算法,这些算法要么平方(m=n),要么宽(m < n),要么深(m > n),等级为$k = min(m, n)$。此外,我们为 QR 分解和深输入矩阵的 LQ 分解得出新的矩阵反向调整结果。可区分的 QR 分解提供了一种数字稳定、计算高效的方法,以解决在机器学习和计算机视觉中经常遇到的最不平方的问题。在流行的深层次学习框架(PyTorrch, TensorFlow, MXNet) 中应用软件, 包括了在深层学习界内通用的方法。此外, 这份文章帮助从业人员理解矩阵反向调整方法,作为更大的计算图表的一部分,希望它能导致新的研究线。

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反向传播一词严格来说仅指用于计算梯度的算法,而不是指如何使用梯度。但是该术语通常被宽松地指整个学习算法,包括如何使用梯度,例如通过随机梯度下降。反向传播将增量计算概括为增量规则中的增量规则,该规则是反向传播的单层版本,然后通过自动微分进行广义化,其中反向传播是反向累积(或“反向模式”)的特例。 在机器学习中,反向传播(backprop)是一种广泛用于训练前馈神经网络以进行监督学习的算法。对于其他人工神经网络(ANN)都存在反向传播的一般化–一类算法,通常称为“反向传播”。反向传播算法的工作原理是,通过链规则计算损失函数相对于每个权重的梯度,一次计算一层,从最后一层开始向后迭代,以避免链规则中中间项的冗余计算。
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