使用theano扫描实现LSTM，比使用循环慢得多

Question

我正在使用Theano/Pylearn2在我自己的网络中实现LSTM模型。但是，我发现Theano扫描比使用普通循环要慢得多。我使用了 Theano 剖析器

<% time> <sum %> <apply time> <time per call> <type> <#call> <#apply> <Class name>
  95.4%    95.4%      25.255s       4.31e-02s     Py     586       3   theano.scan_module.scan_op.Scan
   1.8%    97.2%       0.466s       4.72e-05s     C     9864      41   theano.sandbox.cuda.basic_ops.GpuElemwise
   0.8%    97.9%       0.199s       8.75e-05s     C     2276      10   theano.sandbox.cuda.basic_ops.GpuAlloc
   0.7%    98.7%       0.196s       1.14e-04s     C     1724       8   theano.sandbox.cuda.blas.GpuDot22
   0.3%    99.0%       0.087s       1.06e-04s     C      828       3   theano.sandbox.cuda.basic_ops.GpuIncSubtensor
   0.2%    99.2%       0.051s       1.66e-04s     Py     310       2   theano.sandbox.cuda.basic_ops.GpuAdvancedSubtensor1

和行动，

<% time> <sum %> <apply time> <time per call> <type> <#call> <#apply> <Op name>
  77.2%    77.2%      20.433s       7.40e-02s     Py     276        1   forall_inplace,gpu,grad_of_lstm__layers}
  18.2%    95.4%       4.822s       1.56e-02s     Py     310        2   forall_inplace,gpu,lstm__layers}

所以很多很多时间都花在了扫描上（这有点像预期的那样，但我没想到它会这么慢）。

我的代码的主体是

        def fprop(self, state_below, state_prev = 0, cell_prev = 0):
            if state_prev == None:
              state_prev = self.state_prev;
            if cell_prev == None:
              cell_prev = self.cell_prev;
            i_gate = T.nnet.sigmoid(T.dot(state_below,self.Wi) +
                                                            T.dot(state_prev,self.Ui));
            f_gate = T.nnet.sigmoid(T.dot(state_below,self.Wf) +
                                                            T.dot(state_prev,self.Uf));
            C = T.tanh(T.dot(state_below, self.Wc) +
                               T.dot(state_prev, self.Uc));
            C = i_gate * C + f_gate  * cell_prev;
            o_gate = T.nnet.sigmoid(T.dot(state_below,self.Wo) +
                                                            T.dot(state_prev,self.Uo) +
                                                            T.dot(C, self.Vo));
            h_out = o_gate * T.tanh(C);
            return h_out, C

我把扫描写成：

[h,c,out], _ = theano.scan(fn=self.fprop_with_output,
               sequences=[X.T,Y[:,1:].T],
               outputs_info=[dict(initial=h_,taps=[-1]), dict(initial=c_,taps=[-1]),None],n_steps=X.shape[1]-1);

我注意到的一件事是，Theano扫描的类型使用Python实现（？）这是为什么它慢得离谱的原因吗？ 还是我做错了什么？为什么 Theano python 是 Scan 的实现而不是 C 的。

（我说使用循环更快，

但在运行时更快，对于大型模型，我没有设法在合理的时间内编译使用循环的版本）。

Answer 1

这是不久前问过的，但我有/有同样的问题。 答案是 GPU 上的扫描速度很慢。

请参阅：https://github.com/Theano/Theano/issues/1168

Answer 2

Theano开发人员使用C和GPU实现扫描和扫描梯度需要时间，因为它比其他函数复杂得多。这就是为什么当你分析它时，它会显示 GpuElemwise、GpuGemv、GpuDot22 等，但你看不到 GpuScan 或 GpuGradofScan。

同时，您只能回退到 for 循环。