Record `Broadcast.broadcasted` instead of `Broadcast.broadcast`
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Valutazione
- Difficoltà
- 5/5
- Tempo stimato
- Più di una settimana
- Idoneità per principianti
- 25/100
- Tipo di issue
- Funzionalità
- Chiarezza
- Abbastanza chiara
- Stato di attività
- Ferma
- Ambito
- performance
Direzione di ricerca
Inizia riproducendo gli esempi Julia dell'issue con ReverseDiff.GradientTape, ReverseDiff.compile, gradient e gradient!, quindi esamina come vengono registrati broadcast e broadcasted. Il lavoro è completato quando le espressioni lazy Broadcast.broadcasted vengono registrate senza ricorrere al tracing elemento per elemento di ReverseDiff.TrackedReal, i gradienti rimangono corretti e il divario di prestazioni segnalato viene ridotto.
Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.
Descrizione
IIUC ReverseDiff records broadcast and uses ForwardDiff to specialize further on broadcasted statements whenever possible, leading to much better performance than if one were to trace through all the operations using ReverseDiff.TrackedReal.
Unfortunately this means that once one tries to make use of Broadcast.broadcasted, i.e. lazy broadcasting, this is not recorded and we end up taking the less desirable path of tracing through the broadcast using ReverseDiff.TrackedReal:
julia> using ReverseDiff
julia> f(x) = sum(exp.(x))
f (generic function with 1 method)
julia> f_tape = ReverseDiff.GradientTape(f, (rand(10, ),))
typename(ReverseDiff.GradientTape)(f)
julia> g(x) = sum(Broadcast.instantiate(Broadcast.broadcasted(exp, x)))
g (generic function with 1 method)
julia> g_tape = ReverseDiff.GradientTape(g, (rand(10, ),))
typename(ReverseDiff.GradientTape)(g)
julia> length(g_tape.tape)
19
julia> g_tape.tape
19-element Vector{ReverseDiff.AbstractInstruction}:
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<76u>(0.5057895559423533, 0.0, 6vX, 1, 5d7)
output: TrackedReal<AW2>(1.6582943198420965, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.6582943198420965)
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<KUi>(0.13213345349262395, 0.0, 6vX, 2, 5d7)
output: TrackedReal<JmS>(1.141260614319831, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.141260614319831)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<AW2>(1.6582943198420965, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<JmS>(1.141260614319831, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<Cng>(2.7995549341619275, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<GdN>(0.034478177830953305, 0.0, 6vX, 3, 5d7)
output: TrackedReal<DNm>(1.03507944045113, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.03507944045113)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<Cng>(2.7995549341619275, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<DNm>(1.03507944045113, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<DEh>(3.8346343746130573, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<CEJ>(0.04867133616730335, 0.0, 6vX, 4, 5d7)
output: TrackedReal<GVI>(1.0498752380105207, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.0498752380105207)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<DEh>(3.8346343746130573, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<GVI>(1.0498752380105207, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<7HD>(4.884509612623578, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<Ft8>(0.8637862831888328, 0.0, 6vX, 5, 5d7)
output: TrackedReal<5lH>(2.3721252497772487, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(2.3721252497772487)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<7HD>(4.884509612623578, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<5lH>(2.3721252497772487, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<HpK>(7.256634862400826, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<Gmo>(0.0039196786165185404, 0.0, 6vX, 6, 5d7)
output: TrackedReal<1R0>(1.0039273706035023, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.0039273706035023)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<HpK>(7.256634862400826, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<1R0>(1.0039273706035023, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<8hX>(8.260562233004329, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<L8R>(0.9153223594101434, 0.0, 6vX, 7, 5d7)
output: TrackedReal<4qL>(2.4975802406432295, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(2.4975802406432295)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<8hX>(8.260562233004329, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<4qL>(2.4975802406432295, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<17T>(10.758142473647558, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<JYS>(0.15063946146751517, 0.0, 6vX, 8, 5d7)
output: TrackedReal<6gL>(1.1625774285521715, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.1625774285521715)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<17T>(10.758142473647558, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<6gL>(1.1625774285521715, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<Dvu>(11.92071990219973, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<B28>(0.3010502862135006, 0.0, 6vX, 9, 5d7)
output: TrackedReal<5Ku>(1.3512772904478805, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.3512772904478805)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<Dvu>(11.92071990219973, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<5Ku>(1.3512772904478805, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<2ZC>(13.27199719264761, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
ScalarInstruction(exp):
input: TrackedReal<Cpk>(0.02748173107946794, 0.0, 6vX, 10, 5d7)
output: TrackedReal<9uF>(1.0278628369912384, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{Float64}(1.0278628369912384)
ScalarInstruction(+):
input: (TrackedReal<2ZC>(13.27199719264761, 0.0, 6vX, ---),
TrackedReal<9uF>(1.0278628369912384, 0.0, 6vX, ---))
output: TrackedReal<J8N>(14.299860029638849, 0.0, 6vX, ---)
cache: Base.RefValue{StaticArraysCore.SVector{2, Float64}}([1.0, 1.0])
julia> @benchmark ReverseDiff.gradient($f, $(randn(1000)))
BenchmarkTools.Trial: 10000 samples with 1 evaluation.
Range (min … max): 9.308 μs … 1.218 ms ┊ GC (min … max): 0.00% … 95.95%
Time (median): 10.105 μs ┊ GC (median): 0.00%
Time (mean ± σ): 12.275 μs ± 36.408 μs ┊ GC (mean ± σ): 9.10% ± 3.05%
▇██▇▆▅▅▄▃▁ ▁▁▁▁▁▁ ▂
██████████▇▅▄▅▄▄▃▃▄▅▅▅▄▅▄▄▁▃▄▁▄▃▃▁▁▁▁▁▁▃▄▃▁▃▄▅▅▆████████▇▇▇ █
9.31 μs Histogram: log(frequency) by time 27.8 μs <
Memory estimate: 55.83 KiB, allocs estimate: 15.
julia> @benchmark ReverseDiff.gradient($g, $(randn(1000)))
BenchmarkTools.Trial: 10000 samples with 1 evaluation.
Range (min … max): 151.875 μs … 3.504 ms ┊ GC (min … max): 0.00% … 94.23%
Time (median): 158.858 μs ┊ GC (median): 0.00%
Time (mean ± σ): 183.434 μs ± 253.436 μs ┊ GC (mean ± σ): 12.42% ± 8.45%
▄▆▆█▇▇▅▄▃▂▁▁▁ ▂
██████████████▇▆▇▆▆▇▆▆▅▅▄▅▆▃▄▄▃▁▄▄▃▁▃▄▁▁▁▁▁▁▄▃▃▅▄▄▅▄▄▃▅▅▃▆▆▆▆ █
152 μs Histogram: log(frequency) by time 259 μs <
Memory estimate: 374.53 KiB, allocs estimate: 8009.
The overhead can of course be lowered if the tape is compiled:
julia> x = randn(1000);
julia> inputs = (x,); results = (similar(x),); cfg = ReverseDiff.GradientConfig(inputs);
julia> g_tape = ReverseDiff.GradientTape(g, inputs);
julia> compiled_g_tape = ReverseDiff.compile(g_tape)
typename(ReverseDiff.CompiledTape)(g)
julia> @benchmark ReverseDiff.gradient!($results, $compiled_g_tape, $inputs)
BenchmarkTools.Trial: 10000 samples with 1 evaluation.
Range (min … max): 51.798 μs … 117.899 μs ┊ GC (min … max): 0.00% … 0.00%
Time (median): 54.679 μs ┊ GC (median): 0.00%
Time (mean ± σ): 55.396 μs ± 4.165 μs ┊ GC (mean ± σ): 0.00% ± 0.00%
▃▂▅▁▁▇█▂ ▃▃ ▁ ▂ ▁▁ ▂
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51.8 μs Histogram: log(frequency) by time 73.1 μs <
Memory estimate: 0 bytes, allocs estimate: 0.
but it's still slower than ForwardDiff (this of course varies wrt. input size, etc. but I'm guessing this perf difference is well-established given that basically all reverse-AD frameworks in Julia make use of ForwardDiff for broadcasting).
Would it be possible to record broadcasted instead of broadcast in ReverseDiff.jl (this is the way it's done in Zygote.jl)?
- Lingua principale
- Julia
- Stelle
- 396
- Fork
- 61
- Merge medio
- 23h 18m
- PR unite (30g)
- 16
Preparare l'ambiente
Questo progetto non fornisce container di sviluppo, Dockerfile né guida per i contributori, quindi l'ambiente è a tuo carico: parti dal suo README e consulta la nostra guida al primo contributo per i passaggi generali.
Come iniziare
- Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
- Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
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