From 9a8434df615fe95ce9ab5058d0f31ba295d3d4bb Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Colin <colin>
Date: Thu, 5 Jun 2025 13:17:01 +0800
Subject: [PATCH] Update demo and readme.

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 binary/loss.py   | 65 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 binary/readme.md | 34 ++++++++++++++++++++++---
 2 files changed, 95 insertions(+), 4 deletions(-)
 create mode 100644 binary/loss.py

diff --git a/binary/loss.py b/binary/loss.py
new file mode 100644
index 0000000..8e403a0
--- /dev/null
+++ b/binary/loss.py
@@ -0,0 +1,65 @@
+import torch
+
+data_size = 20
+
+
+torch.manual_seed(1234)
+x_data = torch.abs(torch.randn((data_size)))
+y_data = 10 * x_data
+
+
+class MUL(torch.autograd.Function):
+    @staticmethod
+    def forward(ctx, input, weight):
+        ctx.save_for_backward(input, weight)
+        return input * weight
+
+    @staticmethod
+    def backward(ctx, grad_output):
+        input, weight = ctx.saved_tensors
+        grad_weight = input * grad_output
+        grad_input = weight * grad_output
+        print(f"grad_output:{grad_output.item():.4f}")
+        return grad_input, grad_weight
+
+
+class LinearModel(torch.nn.Module):
+    def __init__(self):
+        super().__init__()
+        self.weight = torch.nn.Parameter(torch.tensor([[1.0]]), requires_grad=True)
+
+    def forward(self, x):
+        return MUL.apply(x, self.weight)
+        return x * self.weight
+
+
+model = LinearModel()
+criterion = torch.nn.MSELoss()
+optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=1.0)
+loss_history = []
+
+
+for step in range(data_size):
+    y_pred = model(x_data[step])
+
+    # loss = criterion(y_pred, y_data[step])
+    # loss = y_data[step] / y_pred - 1.0
+    # loss = torch.abs(y_data[step] - y_pred)
+    # loss = y_data[step] - y_pred
+    loss = (y_data[step] - y_pred) * (y_data[step] - y_pred)
+
+    loss_history.append(loss.item())
+
+    optimizer.zero_grad()
+    loss.backward()
+
+    if (step + 1) % 1 == 0:
+        w = model.weight.item()
+        print(
+            f"Step {step+1}: w={w:.4f}  loss={loss.item():.6f}  input:{x_data[step]:.4f}  output:{y_pred.item():.4f}  label:{y_data[step].item():.4f}  w_grad:{model.weight.grad.item():.4f}"
+        )
+
+    optimizer.step()  # w = w - lr * ∇w[5](@ref)
+
+test_x = torch.tensor([[5.0]])
+print(f"\n预测结果: x=5 → y={model(test_x).item():.2f}")
diff --git a/binary/readme.md b/binary/readme.md
index bca99fc..e6e4432 100644
--- a/binary/readme.md
+++ b/binary/readme.md
@@ -1,13 +1,39 @@
 
+## 定义
+
+### 梯度
+    1. 预测变化对整体损失 L 的影响程度, 参数θ在当前点的变化对损失值的影响方向和幅度
+    2. grad物理含义：loss L = 0 的时候，需要的变化量
+    3. w = w - grad * lr 若梯度为正，权重应该减小
+    4. w_grad = output_grad * input, input越大，grad越大，w调整的量越大
+        1. input越大->对weight的放大倍数越大->才能达到loss=0的调整量
+        2. 所以，weight的调整比例应该越大，才能弥补小input的loss=0
+    5. 梯度的大小反应了影响损失的“快慢”
+        1. 梯度大​​ → 损失曲面陡峭 → 微小变化导致损失剧烈波动
+        2. 梯度大，微小变化就可以使得loss变化一个单位
+        2. 梯度大，和loss的关系越相关
 
 ## 问题
 
-1. 在一串的binary lut网络中
+* 在一串的binary lut网络中
     1. 如果每个卷积的channel相互之间没有关系
     2. 中间插入一层，交换各个channel之间的数据，生成新的相同数量的channel
     3. 方法2的效果很差
-        1. 好像是破坏了训练，可能是训练的方法不对
+        1. 好像是破坏了训练，可能是训练的方法不对,梯度下降不适合这种模型
         2. 最终分类是10，10个输出之间有关系就会很差？
-2. unfold输出的维度不对
+* LUT层梯度计算的问题
+    1. 发现LUT的反向计算grad_weight没有考虑weight本来的正负符号，grad表示的是>0的置信度
+        1. 考虑梯度符号之后，由于整个选择的梯度是一个，没有机会变换到别的
+        2. weight_grad:后面一级计算的grad_input，对于当前weight的grad是一样的，没有机会变换到别的
+        3. 当前的选择不可信后的grad会导致直接0/1整体取反,而不会改变分布
+    2. 输出级别用于criterion的LUT的梯度计算和基于Binary的输出1概率的梯度的计算方式不一样
+        1. LUT的是输出1的概率，不能直接和criterion的梯度进行下降
+    3. grad input的目标是，要不要更换别的index
+        1. 梯度的大小表示更换别的index的程度
+        2. 梯度正负无所谓，需要随机？
+
+* unfold输出的维度不对
     1. LUT不是对卷积核进行计算,更容易收敛，但是精度没有更高
-    2. LUT不是对卷积核进行计算,不容易收敛，精度差不多
\ No newline at end of file
+    2. LUT不是对卷积核进行计算,不容易收敛，精度差不多
+* 好像只有AdamW优化器可以优化参数，明显收敛
+* LUT的输出进行二值化对精度有影响，大概94->81
\ No newline at end of file