ND4J执行SVD时触发运行时错误，请求解决方法

环境信息 #

• 运行环境：Macbook Pro
• ND4J依赖：nd4j-api、nd4j-native 1.0.0-M2.1
• JDK版本：Open JDK 17
• 开发语言：Kotlin 1.7.20
• IDE：IntelliJ 2022.2.2旗舰版

问题背景 #

学习ND4J线性代数运算时，已完成矩阵与标量的加减乘除、矩阵间加减乘、LU/QR分解的JUnit 5测试且全部通过，但执行SVD测试时触发ND4JIllegalStateException，提示"Op name svd - no output arrays were provided and calculateOutputShape failed to execute"。

测试代码 #

@Test
fun `singular value decomposition`() {
    // setup
    val a = Nd4j.create(doubleArrayOf(
       0.0, 1.0, -2.0, 3.0,
       5.0, -3.0, 1.0, -2.0,
       5.0, -2.0, -1.0, 1.0
    ), intArrayOf(3, 4))
    val b = Nd4j.create(doubleArrayOf(-17.0, 28.0, 11.0), intArrayOf(3, 1))
    val u = Nd4j.create(doubleArrayOf(
        -0.1295469, -0.8061540,  0.5773503,
        0.7629233,  0.2908861,  0.5773503,
        0.6333764, -0.5152679, -0.5773503
    ), intArrayOf(3, 3))
    val v = Nd4j.create(doubleArrayOf(
         0.87191556, -0.2515803, -0.1764323,
        -0.46022634, -0.1453716, -0.4694190,
         0.04853711,  0.5423235,  0.6394484,
        -0.15999723, -0.7883272,  0.5827720
    ), intArrayOf(3, 4))
    val d = Nd4j.create(doubleArrayOf(
        8.007081e+00, 4.459446e+00, 4.022656e-16
    ), intArrayOf(3))
    // exercise
    val actual = NDLinalg().svd(a, true, true)
    // assert
    Assertions.assertTrue(true)
}

错误日志 #

SLF4J: Failed to load class "org.slf4j.impl.StaticLoggerBinder".
SLF4J: Defaulting to no-operation (NOP) logger implementation
SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#StaticLoggerBinder for further details.

org.nd4j.linalg.exception.ND4JIllegalStateException: Op name svd - no output arrays were provided and calculateOutputShape failed to execute

    at org.nd4j.linalg.cpu.nativecpu.ops.NativeOpExecutioner.exec(NativeOpExecutioner.java:1513)
    at org.nd4j.linalg.factory.Nd4j.exec(Nd4j.java:6545)
    at org.nd4j.linalg.factory.ops.NDLinalg.svd(NDLinalg.java:309)
    at ie.duffymo.fea.MatrixTest.singular value decomposition(MatrixTest.kt:353)
    at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

Process finished with exit code 255

修复方案 #

1. 改用显式指定输出数组的SVD调用方式
   1.0.0-M2.1版本的NDLinalg.svd方法存在自动输出数组生成的兼容性问题，可直接使用SVD操作类并显式执行来规避：

   // 替代原有的NDLinalg().svd调用
   val svdOp = SVD()
   svdOp.setComputeU(true) // 对应原参数的computeU
   svdOp.setComputeV(true) // 对应原参数的computeV
   val outputs = Nd4j.exec(svdOp, a)
   // 输出结果依次为U矩阵、奇异值数组、V矩阵
   val uActual = outputs[0]
   val sActual = outputs[1]
   val vActual = outputs[2]
   

2. 验证矩阵形状与参数合理性

   • 确认输入矩阵a的形状（3x4）符合SVD运算要求，非空且元素类型正确
   • computeU和computeV参数设为true时，会生成对应的左/右奇异矩阵，若不需要可设为false以减少计算开销

3. 考虑升级ND4J版本
   1.0.0-M2.1为较早的里程碑版本，后续稳定版本（如1.0.0-M3及以上）已修复多个线性代数运算的兼容性问题，升级后可直接使用NDLinalg.svd的原有调用方式。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者duffymo