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2Gv38_AutoLR/emonano.py
DELETED
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@@ -1,196 +0,0 @@
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| 1 |
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import torch
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| 2 |
-
from torch.optim import Optimizer
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| 3 |
-
import math
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| 4 |
-
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| 5 |
-
"""
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| 6 |
-
EmoNano v3.8.1 (260211) Moment-Free Edition
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| 7 |
-
shadow-system v3.1 -moment v3.1 emoPulse v3.8 emoVault v3.8
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| 8 |
-
これまでの emo系 のすべて、emo系 v3.7 を継承し独自更新式を持つ、完全オリジナル最適化器
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| 9 |
-
The “geometric relationship” between "W"eight and "G"radient Method
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| 10 |
-
1次2次モーメント廃止、重みベクトルと勾配ベクトルの直交性(W-Ref Geometry)のみで更新
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| 11 |
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emoVault:inertia(慣性)を自己組織化、完全モーメントフリーの幾何学的最適化アルゴリズム
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| 12 |
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"""
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| 13 |
-
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| 14 |
-
class EmoNano(Optimizer):
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| 15 |
-
# クラス定義&初期化
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| 16 |
-
def __init__(self, params,
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| 17 |
-
lr=1.0,
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| 18 |
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eps=1e-8,
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| 19 |
-
betas=(0.9, 0.99),
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| 20 |
-
weight_decay=0.01,
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| 21 |
-
use_shadow:bool=False):
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| 22 |
-
defaults = dict(lr=lr, betas=betas, eps=eps, weight_decay=weight_decay)
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| 23 |
-
super().__init__(params, defaults)
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| 24 |
-
self._init_lr = lr
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| 25 |
-
self.should_stop = False # 停止フラグの初期化
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| 26 |
-
self.use_shadow = use_shadow # 🔸shadow 使用フラグを保存
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| 27 |
-
self.emoScope = lr # 動的学習率の調和とリズム
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| 28 |
-
self.dNR_hist = 1.0 # emoPulse hist 初期化
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| 29 |
-
self.noise_est = 1.0 # emoPulse nest 初期化
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| 30 |
-
self.d_est = 0.02 # emoPulse dest 初期化
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| 31 |
-
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| 32 |
-
# 感情EMA更新(緊張と安静)
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| 33 |
-
def _update_ema(self, state, loss_val):
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| 34 |
-
ema = state.setdefault('ema', {})
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| 35 |
-
ema['short'] = 0.3 * loss_val + 0.7 * ema.get('short', loss_val)
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| 36 |
-
ema['medium'] = 0.05 * loss_val + 0.95 * ema.get('medium', loss_val)
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| 37 |
-
ema['long'] = 0.01 * loss_val + 0.99 * ema.get('long', loss_val)
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| 38 |
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return ema
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| 39 |
-
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| 40 |
-
# 感情スカラー値生成(EMA差分、滑らかな非線形スカラー、tanh(diff) は ±1.0 で有界性)
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| 41 |
-
# 係数"1":ema差分 のスケール調整処理に活用(感度調節係数)/通常は1(タスクに応じ調整可(非推奨))
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| 42 |
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# scale_base:Loss値とema値の乖離を修正(分母 ema(long) 「改善率」共通化/loss種に非依存)
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| 43 |
-
# 1e-5(デフォルト)/1e-6(感度向上)/1e-4(安定性向上):分母を0にせず安定させる
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| 44 |
-
# トラウマ的反応や慣れによる鈍化で安定性向上(ema-medium 安定と急変を信頼度で感知)
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| 45 |
-
def _compute_scalar(self, ema):
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| 46 |
-
scale_base_l = max(ema['long'], 1e-5)
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| 47 |
-
scale_base_m = max(ema['medium'], 1e-5)
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| 48 |
-
diff_base = ema['long'] - ema['short']
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| 49 |
-
diff_l = diff_base / scale_base_l
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| 50 |
-
diff_m = diff_base / scale_base_m
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| 51 |
-
# longが十分静かなら、常にlongを優先
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| 52 |
-
if abs(diff_l) < 0.05:
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| 53 |
-
return math.tanh(diff_l)
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| 54 |
-
# longが静かでない時のみ、mediumの静けさを条件付きで採用
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| 55 |
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if abs(diff_m) * scale_base_m < abs(diff_l) * scale_base_l:
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| 56 |
-
return math.tanh(diff_m)
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| 57 |
-
else:
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| 58 |
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return math.tanh(diff_l)
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| 59 |
-
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| 60 |
-
# (重要)現在は shadow-effect を参考に得た動的フィルタ効果の近似により use_shadow=False です
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| 61 |
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# しかし全機能は shadow なしで全て成立します/コード確認時はこの shadow を考慮外として無視してください
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| 62 |
-
# Shadow混合比 3段階構成 タスクに応じ調整可、以下を参考に 開始値・範囲量・変化幅を調整
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| 63 |
-
# return 開始値 + ((scalar) - 閾値) / 範囲量 * 変化幅 も可能(特殊用途向け)
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| 64 |
-
def _decide_ratio(self, scalar):
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| 65 |
-
if not self.use_shadow:
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| 66 |
-
return 0.0 # 🔸use_shadow = False のとき常に比率を 0 にする
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| 67 |
-
if abs(scalar) > 0.625:
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| 68 |
-
return 1.0 - abs(scalar) # 急変|強抑制|tanh 0.73(0.27)
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| 69 |
-
else:
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| 70 |
-
return 0.0 # return<0 の場合は leap 専用(書き戻しはしないが履歴更新のみ)
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| 71 |
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| 72 |
-
# 損失取得(損失値 loss_val を数値化、感情判定に使用、存在しないパラメータ(更新不要)はスキップ)
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| 73 |
-
@torch.no_grad()
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| 74 |
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def step(self, closure=None):
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| 75 |
-
loss = torch.enable_grad()(closure)() if closure is not None else None
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| 76 |
-
loss_val = loss.item() if loss is not None else 0.0
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| 77 |
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| 78 |
-
# EMA更新・スカラー生成(EMA差分からスカラーを生成しスパイク比率等を決定)
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| 79 |
-
ema = self._update_ema(self.state, loss_val)
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| 80 |
-
scalar = self._compute_scalar(ema)
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| 81 |
-
ratio = self._decide_ratio(scalar)
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| 82 |
-
trust = math.copysign((1.0 - abs(scalar)), scalar)
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| 83 |
-
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| 84 |
-
# --- Start emoPulse (完全自動LR生成) ---
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| 85 |
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# emoPulse (loss 時系列から D / Noise を推定し完全自動LRを生成)
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| 86 |
-
# d / N 履歴 (時間的D推定)
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| 87 |
-
self.noise_est = 0.97 * self.noise_est + 0.03 * abs(scalar)
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| 88 |
-
self.d_est = 0.97 * self.d_est + 0.03 * abs(trust)
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| 89 |
-
noise = max(self.noise_est, 1e-10) # max:1e-12程度(変更後:要アーリーストップ見直し)
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| 90 |
-
d = self.d_est
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| 91 |
-
# scalar、trust、の差分(瞬間的D推定)と各時間軸の確度推定(疑念と信頼の綱引き)
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| 92 |
-
Noise_base = abs(scalar - trust) + 0.1
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| 93 |
-
d_base = abs(noise - d) + 0.1
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| 94 |
-
# SNRにより異なる時間的確度比率から更新力を導出し2乗で出力最大化
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| 95 |
-
dNR_now_val = (d_base / Noise_base) ** 2
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| 96 |
-
# db / Nb dNR(SNR) 履歴化と最大値の成長率の増減
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| 97 |
-
if dNR_now_val >= self.dNR_hist and trust >= 0.5:
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| 98 |
-
# 加速:どんなに SNR が高くても、1.50倍という「歩幅」の成長制限
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| 99 |
-
self.dNR_hist = min(dNR_now_val, self.dNR_hist * 1.50)
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| 100 |
-
elif -0.5 <= trust <= 0.5:
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| 101 |
-
# 減速:怪しい時は即座に比率を下げる(確実に信頼できない場合に下げ圧力を溜める)
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| 102 |
-
self.dNR_hist = dNR_now_val * 0.80
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| 103 |
-
# emoPulse 最終決定: emoScorp によるユーザー意思の反映と安全値による制限
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| 104 |
-
emoPulse = max(min(self.dNR_hist * (self.emoScope * 1e-4), 3e-3), 1e-6)
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| 105 |
-
# --- End emoPulse (完全自動LR生成) ---
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| 106 |
-
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| 107 |
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# --- Start W-ref-geo emoVault Logic ---
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| 108 |
-
# 初回だけデバイスをパラメータと同期させる
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| 109 |
-
if 'vault' not in self.state:
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| 110 |
-
device = self.param_groups[0]['params'][0].device
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| 111 |
-
self.state['vault'] = torch.zeros(1, device=device)
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| 112 |
-
self.state['global_rho'] = torch.tensor(0.5, device=device)
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| 113 |
-
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| 114 |
-
# エネルギーの更新(瞬間の値で決定)
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| 115 |
-
beta2, _ = self.param_groups[0]['betas']
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| 116 |
-
reward = torch.cos(torch.pi * self.state['global_rho'])
|
| 117 |
-
self.state['vault'] = self.state['vault'] * beta2 + reward * (1 - beta2)
|
| 118 |
-
inertia = 1.0 + self.state['vault']
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| 119 |
-
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| 120 |
-
# 今ステップのグローバル値を集計する変数を初期化(これらは単なるスカラ)
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| 121 |
-
dot_sum = torch.tensor(0.0, device=self.state['vault'].device)
|
| 122 |
-
p_norm_sum = torch.tensor(0.0, device=self.state['vault'].device)
|
| 123 |
-
g_norm_sum = torch.tensor(0.0, device=self.state['vault'].device)
|
| 124 |
-
# --- End W-ref-geo emoVault Logic ---
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| 125 |
-
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| 126 |
-
for group in self.param_groups:
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| 127 |
-
beta1, beta2 = group['betas']
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| 128 |
-
for p in (p for p in group['params'] if p.grad is not None):
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| 129 |
-
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| 130 |
-
grad = p.grad
|
| 131 |
-
state = self.state[p]
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| 132 |
-
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| 133 |
-
p_norm = p.norm()
|
| 134 |
-
g_norm = grad.norm()
|
| 135 |
-
pdg = torch.sum(p * grad).abs()
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| 136 |
-
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| 137 |
-
# 動的学習率補正により shadow 形成を信頼度で調整(trustは正値化(負にならない))
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| 138 |
-
# shadow:必要時のみ(スパイクp部分に現在値を最大10%追従させる動的履歴更新)
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| 139 |
-
# 混合比率:スカラーが閾値を超える場合にのみ計算される(信頼できる感情信号かどうかの選別)
|
| 140 |
-
# 急変時は感情機構による shadow 混合で強く抑制する(急制動による安定性の確保)
|
| 141 |
-
# 新 shadow-system は動的学習率と信頼度で協調し選択的スパース性も発揮する
|
| 142 |
-
if self.use_shadow :
|
| 143 |
-
if 'shadow' not in state: # 🔸shadow = False (デフォルト)
|
| 144 |
-
state['shadow'] = p.clone()
|
| 145 |
-
if ratio > 0: # 書き戻しと履歴更新(急変時の強い抑制と弱めの履歴更新)
|
| 146 |
-
p.mul_(1-ratio).add_(state['shadow'], alpha=abs(trust))
|
| 147 |
-
else: # 書き戻しせず履歴更新のみ:10%×trust
|
| 148 |
-
leap_ratio = 0.1 * abs(trust)
|
| 149 |
-
state['shadow'].lerp_(p, leap_ratio)
|
| 150 |
-
|
| 151 |
-
# --- Start Gradient Update Logic ---
|
| 152 |
-
# --- EmoNano (Pure W-Ref Geometry) ---
|
| 153 |
-
# メモリ消費最小「直交方向への超感度」「スライス方式」で効率化
|
| 154 |
-
# rho の算出:定義済みのノルム変数を使用 1e-8 分母で破綻を防ぐ
|
| 155 |
-
rho = pdg / (p_norm * g_norm + 1e-8)
|
| 156 |
-
freshness = 1.0 - rho
|
| 157 |
-
|
| 158 |
-
# 全体の rho を算出する成分を、ここで「ついでに」足し合わせる
|
| 159 |
-
# スライス積算:VRAMを圧迫せず、スカラ値を足していく
|
| 160 |
-
dot_sum += pdg
|
| 161 |
-
p_norm_sum += p_norm
|
| 162 |
-
g_norm_sum += g_norm
|
| 163 |
-
|
| 164 |
-
# 更新ベクトルの生成
|
| 165 |
-
# sign(grad) で方向を決め、個別の freshness と 全体の inertia を乗算
|
| 166 |
-
update_vec = torch.sign(grad) * (freshness * inertia)
|
| 167 |
-
|
| 168 |
-
# 更新
|
| 169 |
-
if group['weight_decay']:
|
| 170 |
-
p.mul_(1.0 - group['weight_decay'] * emoPulse)
|
| 171 |
-
p.add_(update_vec, alpha=-emoPulse)
|
| 172 |
-
# --- End Gradient Update Logic ---
|
| 173 |
-
|
| 174 |
-
# 「次のステップ」のための global_rho をスカラー計算で更新
|
| 175 |
-
self.state['global_rho'] = dot_sum / (p_norm_sum * g_norm_sum + 1e-8)
|
| 176 |
-
|
| 177 |
-
# ユーザー指定初期LRを実効値(emoPulse)で可視化する(PyTorch標準)
|
| 178 |
-
for group in self.param_groups:
|
| 179 |
-
group['lr'] = emoPulse
|
| 180 |
-
|
| 181 |
-
# 感情機構の穏やかさ"安定状態"を外部伝達する(自動停止ではない)
|
| 182 |
-
# Early Stop:瞬間値と33step分の履歴の差分で True にするだけ
|
| 183 |
-
# 誤判定防止をしないのは点灯頻度で停止準備(予兆)にするため
|
| 184 |
-
if abs(scalar) <= 5e-6 and abs(Noise_base - d_base) <= 5e-7:
|
| 185 |
-
self.should_stop = True # 💡 外部からこれを見て判断可
|
| 186 |
-
self.emoScope = 1.0 # ユーザー意思を目的の収束へ整える
|
| 187 |
-
else:
|
| 188 |
-
self.should_stop = False # 💡 誤判定などの取り消し
|
| 189 |
-
|
| 190 |
-
return
|
| 191 |
-
|
| 192 |
-
"""
|
| 193 |
-
https://github.com/muooon/EmoSens
|
| 194 |
-
A new-generation geometric optimization algorithm pursuing nano.
|
| 195 |
-
Taking decisive steps forward, Weight-Reference Optimizer.
|
| 196 |
-
"""
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