weird that two tensors originating from the same source have different mean values

concatenating a list of 2d-tensor along different two axis respectively, leads to tensor A,B where A.T==B, but their mean values along the same axis is slightly different (A.T.mean(axis=0) != B.mean(axis=0)), why? Theoretically they are the same.

start from this 3d list whose shape is (10,2,1)

In [4]: tmp
Out[4]: 
[[[0.3471660912036896], [0.652833878993988]],
 [[0.5512792468070984], [0.4487205743789673]],
 [[0.5454527139663696], [0.4545471668243408]],
 [[0.3661797344684601], [0.6338202953338623]],
 [[0.2655346989631653], [0.7344651222229004]],
 [[0.28296780586242676], [0.717032253742218]],
 [[0.28441378474235535], [0.7155864238739014]],
 [[0.3660774230957031], [0.6339224576950073]],
 [[0.3515346944332123], [0.6484655141830444]],
 [[0.3660774230957031], [0.6339224576950073]]]
  • step 1, convert tmp into a list of tensors
In [7]: tensor_list = [torch.tensor(x) for x in tmp]
   ...: tensor_list
Out[7]: 
[tensor([[0.3472],
         [0.6528]]),
 tensor([[0.5513],
         [0.4487]]),
 tensor([[0.5455],
         [0.4545]]),
 tensor([[0.3662],
         [0.6338]]),
 tensor([[0.2655],
         [0.7345]]),
 tensor([[0.2830],
         [0.7170]]),
 tensor([[0.2844],
         [0.7156]]),
 tensor([[0.3661],
         [0.6339]]),
 tensor([[0.3515],
         [0.6485]]),
 tensor([[0.3661],
         [0.6339]])]
  • step 2
    • torch.cat() over each tensor.T in tensor_list along axis 0 to get A.
    • torch.cat() over each tensor in tensor_list along axis 1 and then transpose to get B.

where A.shape == B.shape

In [11]: A = torch.cat([x.T for x in tensor_list], dim=0)
    ...: A.shape
Out[11]: torch.Size([10, 2])

In [12]: B = torch.cat(tensor_list, dim=1).T
    ...: B.shape
Out[12]: torch.Size([10, 2])

step 3. check consistency between A and B. We can see below that the sum of their element-wise difference is zero, and the element-wise comparison show that each element is the same as that in the other tensor.

In [13]: (A - B).abs().sum()
Out[13]: tensor(0.)

In [14]: A == B
Out[14]: 
tensor([[True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True],
        [True, True]])

step 4. check their mean values along axis(0). Strange that there are slightly difference.

In [15]: A.mean(dim=0) - B.mean(dim=0)
Out[15]: tensor([5.9605e-08, 0.0000e+00])

Though the difference between their mean values is minor enough to neglect, I wonder why would this happen. How does torch.cat() works?

[Environment Info]

  • OS: Ubuntu 20.04.5 LTS
  • Python: Python 3.8.10
  • torch: 2.0.1
  • cuda: 11.7
  • NVIDIA-SMI 515.86.01

1

The tensors have the same shapes and values, but their construction results in them having different memory layouts. You can see this with the stride function:

tmp = torch.randn(10,2,1)
tensor_list = [x for x in tmp]
A = torch.cat([x.T for x in tensor_list], dim=0)
B = torch.cat(tensor_list, dim=1).T
print(A.stride())
> (2, 1)
print(B.stride())
> (1, 10)

The stride tells us how many bytes we need to move along an axis to get from one value to another.

Because the memory layouts are different, the mean operation processes values in a different order for each tensor. The different mean results come from the different operation order combined with numerical precision issues.

As a comparison, if you re-create A and B from lists (creating a whole new tensor), you get two tensors with the same stride and no mean difference.

C = torch.tensor(A.tolist())
D = torch.tensor(B.tolist())
print(C.stride())
> (2, 1)
print(D.stride())
> (2, 1)

C.mean(dim=0) - D.mean(dim=0)
> tensor([0., 0.])

1

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật