tf.linalg.LinearOperatorIdentity

LinearOperator действуя как [пакетная] квадратная единичная матрица.

tf.linalg.LinearOperatorIdentity(
    num_rows, batch_shape=None, dtype=None, is_non_singular=True,
    is_self_adjoint=True, is_positive_definite=True, is_square=True,
    assert_proper_shapes=False, name='LinearOperatorIdentity'
)

Этот оператор действует как [пакетная] единичная матрица A с формой [B1,...,Bb, N, N] для некоторого b >= 0. Первые b индексы индексируют элемент пакета. Для каждого индекса пакета (i1,...,ib), A[i1,...,ib, : :] — это N x N матрица. Эта матрица A не материализуется, но для целей вещания эта форма будет уместна.

LinearOperatorIdentity инициализируется с num_rows, и необязательно batch_shape, и dtype аргументами. Если batch_shape — None, этот оператор эффективно пропускает все аргументы. Если batch_shape предоставлено, может произойти вещание, что потребует создания копий.

# Create a 2 x 2 identity matrix.
operator = LinearOperatorIdentity(num_rows=2, dtype=tf.float32)

operator.to_dense()
==> [[1., 0.]
     [0., 1.]]

operator.shape
==> [2, 2]

operator.log_abs_determinant()
==> 0.

x = ... Shape [2, 4] Tensor
operator.matmul(x)
==> Shape [2, 4] Tensor, same as x.

y = tf.random.normal(shape=[3, 2, 4])
# Note that y.shape is compatible with operator.shape because operator.shape
# is broadcast to [3, 2, 2].
# This broadcast does NOT require copying data, since we can infer that y
# will be passed through without changing shape.  We are always able to infer
# this if the operator has no batch_shape.
x = operator.solve(y)
==> Shape [3, 2, 4] Tensor, same as y.

# Create a 2-batch of 2x2 identity matrices
operator = LinearOperatorIdentity(num_rows=2, batch_shape=[2])
operator.to_dense()
==> [[[1., 0.]
      [0., 1.]],
     [[1., 0.]
      [0., 1.]]]

# Here, even though the operator has a batch shape, the input is the same as
# the output, so x can be passed through without a copy.  The operator is able
# to detect that no broadcast is necessary because both x and the operator
# have statically defined shape.
x = ... Shape [2, 2, 3]
operator.matmul(x)
==> Shape [2, 2, 3] Tensor, same as x

# Here the operator and x have different batch_shape, and are broadcast.
# This requires a copy, since the output is different size than the input.
x = ... Shape [1, 2, 3]
operator.matmul(x)
==> Shape [2, 2, 3] Tensor, equal to [x, x]

Совместимость форм

Этот оператор действует на [пакетную] матрицу с совместимой формой. x — это пакетная матрица с совместимой формой для matmul и solve если

operator.shape = [B1,...,Bb] + [N, N],  with b >= 0
x.shape =   [C1,...,Cc] + [N, R],
and [C1,...,Cc] broadcasts with [B1,...,Bb] to [D1,...,Dd]

Производительность

Если batch_shape аргумент инициализации — None:

• operator.matmul(x) — O(1)
• operator.solve(x) — O(1)
• operator.determinant() — O(1)

Если batch_shape аргумент инициализации указан, и статические проверки не могут исключить необходимость вещания:

• operator.matmul(x) — O(D1*...*Dd*N*R)
• operator.solve(x) — O(D1*...*Dd*N*R)
• operator.determinant() — O(B1*...*Bb)

Указания на свойства матрицы

Этот LinearOperator инициализируется флагами булевого типа вида is_X, для X = non_singular, self_adjoint, positive_definite, square. У них следующее значение:

• Если is_X == True, вызывающие стороны должны ожидать, что оператор будет обладать свойством X. Это обещание, которое должно быть выполнено, но это не проверка во время выполнения. Например, конечная точность с плавающей запятой может привести к нарушению этих обещаний.
• Если is_X == False, вызывающие стороны должны ожидать, что оператор не будет обладать X.
• Если is_X == None (по умолчанию), у вызывающих сторон не должно быть ожиданий.

Методы

add_to_tensor

Просмотреть исходный код

add_to_tensor(
    mat, name='add_to_tensor'
)

Добавить матрицу, представленную этим оператором, к mat. Эквивалентно I + mat.

adjoint

Просмотреть исходный код

adjoint(
    name='adjoint'
)

Возвращает сопряженный оператор текущего LinearOperator.

Учитывая A который представляет этот LinearOperator, верните A*. Обратите внимание, что вызовы self.adjoint() и self.H эквивалентны.

assert_non_singular

Просмотреть исходный код

assert_non_singular(
    name='assert_non_singular'
)

Возвращает утверждение, что этот оператор невырожден.

Этот оператор считается невырожденным, если

ConditionNumber < max{100, range_dimension, domain_dimension} * eps,
eps := np.finfo(self.dtype.as_numpy_dtype).eps

assert_positive_definite

Просмотреть исходный код

assert_positive_definite(
    name='assert_positive_definite'
)

Возвращает оператор, который проверяет, что данный оператор является положительно определённым.

Здесь положительно определённый означает, что квадратичная форма x^H A x имеет положительную действительную часть для всех ненулевых x. Обратите внимание, что для положительной определённости оператора не требуется, чтобы он был самосопряжённым.

assert_self_adjoint

Просмотреть исходный код

assert_self_adjoint(
    name='assert_self_adjoint'
)

Возвращает оператор, который проверяет, что данный оператор является самосопряжённым.

Здесь проверяется, что оператор точно равен своему эрмитовому транспонированию.

batch_shape_tensor

Просмотреть исходный код

batch_shape_tensor(
    name='batch_shape_tensor'
)

Форма пакетных измерений данного оператора, определяемая во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает объект Tensor, содержащий [B1,...,Bb].

cholesky

Просмотреть исходный код

cholesky(
    name='cholesky'
)

Возвращает фактор Холецкого как LinearOperator.

Учитывая A, представляющее данный LinearOperator, если A является положительно определённой самосопряжённой, возвращает L, где A = L L^T, т.е. разложение Холецкого.

determinant

Просмотреть исходный код

determinant(
    name='det'
)

Определитель для каждого элемента пакета.

diag_part

Просмотреть исходный код

diag_part(
    name='diag_part'
)

Эффективно получить [пакетную] диагональную часть данного оператора.

Если этот оператор имеет форму [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает Tensor diagonal, с формой [B1,...,Bb, min(M, N)], где diagonal[b1,...,bb, i] = self.to_dense()[b1,...,bb, i, i].

my_operator = LinearOperatorDiag([1., 2.])

# Efficiently get the diagonal
my_operator.diag_part()
==> [1., 2.]

# Equivalent, but inefficient method
tf.linalg.diag_part(my_operator.to_dense())
==> [1., 2.]

domain_dimension_tensor

Просмотреть исходный код

domain_dimension_tensor(
    name='domain_dimension_tensor'
)

Размерность (в смысле векторных пространств) области действия данного оператора.

Определяется во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает N.

inverse

Просмотреть исходный код

inverse(
    name='inverse'
)

Возвращает обратный оператор для данного LinearOperator.

Учитывая A представляющее данный LinearOperator, вернуть LinearOperator , представляющее A^-1.

log_abs_determinant

Просмотреть исходный код

log_abs_determinant(
    name='log_abs_det'
)

Логарифм абсолютного значения определителя для каждого элемента пакета.

matmul

Просмотреть исходный код

matmul(
    x, adjoint=False, adjoint_arg=False, name='matmul'
)

Преобразование [пакетной] матрицы x с левым умножением: x --> Ax.

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

X = ... # shape [..., N, R], batch matrix, R > 0.

Y = operator.matmul(X)
Y.shape
==> [..., M, R]

Y[..., :, r] = sum_j A[..., :, j] X[j, r]

matvec

Просмотреть исходный код

matvec(
    x, adjoint=False, name='matvec'
)

Преобразовать [пакетный] вектор x с помощью умножения слева: x --> Ax.

# Make an operator acting like batch matric A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)

X = ... # shape [..., N], batch vector

Y = operator.matvec(X)
Y.shape
==> [..., M]

Y[..., :] = sum_j A[..., :, j] X[..., j]

range_dimension_tensor

Просмотреть исходный код

range_dimension_tensor(
    name='range_dimension_tensor'
)

Размерность (в смысле векторных пространств) области определения этого оператора.

Определяется во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то возвращается M.

shape_tensor

Просмотреть исходный код

shape_tensor(
    name='shape_tensor'
)

Форма этого LinearOperator, определяемая во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то возвращается Tensor содержащий [B1,...,Bb, M, N], эквивалентно tf.shape(A).

solve

Просмотреть исходный код

solve(
    rhs, adjoint=False, adjoint_arg=False, name='solve'
)

Решить (точно или приближённо) R (пакетные) системы уравнений: A X = rhs.

Возвращённое Tensor будет близко к точному решению, если A хорошо обусловлено. В противном случае близость будет различной. Смотрите строку документации класса для получения подробной информации.

Примеры:

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

# Solve R > 0 linear systems for every member of the batch.
RHS = ... # shape [..., M, R]

X = operator.solve(RHS)
# X[..., :, r] is the solution to the r'th linear system
# sum_j A[..., :, j] X[..., j, r] = RHS[..., :, r]

operator.matmul(X)
==> RHS

solvevec

Просмотреть исходный код

solvevec(
    rhs, adjoint=False, name='solve'
)

Решить одиночное уравнение с максимальной точностью: A X = rhs.

Возвращённое Tensor будет близко к точному решению, если A хорошо обусловлено. В противном случае близость будет различной. Смотрите строку документации класса для получения подробной информации.

Примеры:

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

# Solve one linear system for every member of the batch.
RHS = ... # shape [..., M]

X = operator.solvevec(RHS)
# X is the solution to the linear system
# sum_j A[..., :, j] X[..., j] = RHS[..., :]

operator.matvec(X)
==> RHS

tensor_rank_tensor

Просмотреть исходный код

tensor_rank_tensor(
    name='tensor_rank_tensor'
)

Ранг (в смысле тензоров) матрицы, соответствующей этому оператору.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то возвращается b + 2.

to_dense

Просмотреть исходный код

to_dense(
    name='to_dense'
)

Возвратить плотную (пакетную) матрицу, представляющую этот оператор.

trace

Просмотреть исходный код

trace(
    name='trace'
)

След линейного оператора, равный сумме self.diag_part().

Если оператор квадратный, это также сумма собственных значений.