如何取两个 Keras 张量的平方差？

Question

我有一个 Keras Model，它计算两个相同形状的张量 r1 和 r2。我想让模型计算(r1 - r2)**2。

我可以用keras.layers.add(r1, r2) 对这些张量求和。我可以用keras.layers.multiply(r1, r2) 拿一个产品。如果有 subtract 函数，我会写

r = keras.layers.subtract(r1, r2)
square_diff = keras.layers.multiply(r, r)

但似乎没有keras.layers.subtract 函数。

取而代之的是，我一直试图弄清楚如何将我的一个输入乘以一个常数 -1 张量然后相加，但我不知道如何创建那个 -1 张量。我已经尝试了多种变体

negative_one = keras.backend.constant(np.full(r1.get_shape()), -1)

这些都不起作用。大概是因为r1的维度是(?, 128)（即第一个维度是batch size，第二个维度代表128个隐藏元素）

Keras 中取两个张量之差的正确方法是什么？

Answer 1

正如 dhinckley 所说，您应该使用 Lambda 层。但我建议先定义您的自定义函数。有了这段代码会更清楚一点：

import keras.backend as K
from keras.layers import Lambda

def squared_differences(pair_of_tensors):
    x, y = pair_of_tensors
    return K.square(x - y)

square_diff = Lambda(squared_differences)([r1, r2])

Answer 2

我没有资格说这是否是正确的方法，但以下代码将根据您的要求计算(r1 - r2)**2。这里的关键促成因素是使用 Keras 功能 API 和 Lambda 层来反转输入张量的符号。

import numpy as np
from keras.layers import Input, Lambda
from keras.models import Model
from keras.layers import add

r1 = Input(shape=(1,2,2))
r2 = Input(shape=(1,2,2))

# Lambda for subtracting two tensors
minus_r2 = Lambda(lambda x: -x)(r2)
subtracted = add([r1,minus_r2])
out= Lambda(lambda x: x**2)(subtracted)

model = Model([r1,r2],out)

a = np.arange(4).reshape([1,1,2,2])
b = np.ones(4).reshape([1,1,2,2])

print(model.predict([a,b]))
# [[[[ 1.  0.]
#    [ 1.  4.]]]]

print((a-b)**2)
# [[[[ 1.  0.]
#    [ 1.  4.]]]]