2018年5月31日星期四

TensorEditor :一个小白都能快速玩转的神经网络搭建工具

工具地址:https://ift.tt/2kF9UIf

TensorEditor 是一个强大的机器学习工具,甚至小白都能以可视化的方式快速生成整个模型的代码。通过 TensorEditor,小白可以连接卷积层、全连接层和池化层等可视化结点创建整个模型,且我们可以将它们转化为 TensorFlow 和 Python 代码,并进一步在自己的环境中运行。

基本上,TensorEditor 的步骤即定义我们的数据集、图像或特征,然后创建深度神经网络并下载 Python 2.7 的代码,最后就需要在我们自己的 TensorFLow 环境下运行就好了。

通过 TensorEditor,我们不仅可以创建深度网络并避免一些常见的代码问题,同时还能生成基于 TensorFlow Estimator 的高效代码。如下所示,机器之心尝试构建了一个简单的卷积网络,我们使用了两个卷积层、两个池化层和一个全连接层,并在最后的 Estimator 使用了交叉熵损失函数和 Adagrad 最优化方法。

上述简单搭建的卷积网络同样可以生成完全可执行的代码,这样可以避免大量的一般代码问题与重复性工作。

  1. import tensorflow as tf

  2. import pandas as pd

  3. tf.logging.set_verbosity(tf.logging.INFO)

  4. project_name="CNN"

  5. train_csv_file=""

  6. test_csv_file=""

  7. image_resize=[28,28]

  8. def model_fn(features, labels, mode, params):

  9.    convolutional_2d_1 = tf.layers.conv2d(

  10.            inputs=features,

  11.            filters=32,

  12.            kernel_size=[3,3],

  13.            strides=(1,1),

  14.            padding="same",

  15.            data_format="channels_last",

  16.            dilation_rate=(1,1),

  17.            activation=tf.nn.relu,

  18.            use_bias=True)

  19.    max_pool_2d_1 = tf.layers.max_pooling2d(

  20.        inputs=convolutional_2d_1,

  21.        pool_size=[2,2],

  22.        strides=[2,2],

  23.        padding='same',

  24.        data_format='channels_last')

  25.    convolutional_2d_2 = tf.layers.conv2d(

  26.            inputs=max_pool_2d_1,

  27.            filters=64,

  28.            kernel_size=[3,3],

  29.            strides=(1,1),

  30.            padding="same",

  31.            data_format="channels_last",

  32.            dilation_rate=(1,1),

  33.            activation=tf.nn.relu,

  34.            use_bias=True)

  35.    max_pool_2d_2 = tf.layers.max_pooling2d(

  36.        inputs=max_pool_2d_1,

  37.        pool_size=[2,2],

  38.        strides=[2,2],

  39.        padding='same',

  40.        data_format='channels_last')

  41.    convolutional_2d_3 = tf.layers.conv2d(

  42.            inputs=max_pool_2d_2,

  43.            filters=128,

  44.            kernel_size=[3,3],

  45.            strides=(1,1),

  46.            padding="same",

  47.            data_format="channels_last",

  48.            dilation_rate=(1,1),

  49.            activation=tf.nn.relu,

  50.            use_bias=True)

  51.    max_pool_2d_3 = tf.layers.max_pooling2d(

  52.        inputs=convolutional_2d_3,

  53.        pool_size=[2,2],

  54.        strides=[2,2],

  55.        padding='same',

  56.        data_format='channels_last')

  57.    flatten_1 = tf.reshape(max_pool_2d_3, [-1, 2048])

  58.    dense_1 = tf.layers.dense(inputs=flatten_1, units=1024, activation=tf.nn.relu)

  59.    dropout_1= tf.layers.dropout(inputs=dense_1, rate=0.4, training=mode == tf.estimator.ModeKeys.TRAIN)

  60.    dense_2 = tf.layers.dense(inputs=dropout_1, units=256, activation=tf.nn.relu)

  61.    logits=dense_2

  62.    predictions = {

  63.        "classes": tf.argmax(input=logits, axis=1),

  64.        "probabilities": tf.nn.softmax(logits, name="softmax_tensor")

  65.    }

  66.    #Prediction and training

  67.    if mode == tf.estimator.ModeKeys.PREDICT:

  68.        return tf.estimator.EstimatorSpec(mode=mode, predictions=predictions)

  69.    # Calculate Loss (for both TRAIN and EVAL modes)

  70.    onehot_labels = tf.one_hot(indices=tf.cast(labels, tf.int32), depth=256)

  71.    loss = tf.losses.softmax_cross_entropy(

  72.        onehot_labels=onehot_labels, logits=logits)

  73.    # Compute evaluation metrics.

  74.    accuracy = tf.metrics.accuracy(labels=labels,

  75.                                   predictions=predictions["classes"],

  76.                                   name='acc_op')

  77.    metrics = {'accuracy': accuracy}

  78.    tf.summary.scalar('accuracy', accuracy[1])

  79.    # Configure the Training Op (for TRAIN mode)

  80.    if mode == tf.estimator.ModeKeys.TRAIN:

  81.        optimizer = tf.train.AdagradOptimizer(learning_rate=0.001)

  82.        train_op = optimizer.minimize(

  83.            loss=loss,

  84.            global_step=tf.train.get_global_step())

  85.        return tf.estimator.EstimatorSpec(mode=mode, loss=loss, train_op=train_op)

  86.    # Add evaluation metrics (for EVAL mode)

  87.    eval_metric_ops = {

  88.        "accuracy": tf.metrics.accuracy(

  89.            labels=labels, predictions=predictions["classes"])}

  90.    return tf.estimator.EstimatorSpec(

  91.        mode=mode, loss=loss, eval_metric_ops=eval_metric_ops)

  92. # Parse CSV input file and resize image

  93. def _parse_csv(line):

  94.    parsed_line= tf.decode_csv(line, [[""], []])

  95.    filename = parsed_line[0]

  96.    label = parsed_line[1]

  97.    image_string = tf.read_file(filename)

  98.    image_decoded = tf.image.decode_jpeg(image_string, channels=3)

  99.    image_resized = tf.image.resize_images(image_decoded, image_resize)

  100.    image_gray = tf.image.rgb_to_grayscale(image_resized)

  101.    return image_gray, label

  102. def data_train_estimator():

  103.    dataset = tf.data.TextLineDataset(train_csv_file).map(_parse_csv)  # Map each line to convert the data

  104.    dataset = dataset.batch(100)

  105.    dataset = dataset.shuffle(1000)

  106.    dataset = dataset.repeat()

  107.    iterator = dataset.make_one_shot_iterator()  # create one shot iterator

  108.    feature, label = iterator.get_next()

  109.    return feature, label

  110. def data_test_estimator():

  111.    dataset = tf.data.TextLineDataset(test_csv_file).map(_parse_csv)  # Map each line to convert the data

  112.    dataset = dataset.batch(100)

  113.    iterator = dataset.make_one_shot_iterator()  # create one shot iterator

  114.    feature, label = iterator.get_next()

  115.    return feature, label

  116. def main(unused_argv):

  117.    # MAIN ENTRY

  118.    # Create the Estimator

  119.    classifier = tf.estimator.Estimator(

  120.        model_fn=model_fn,

  121.        model_dir="/tmp/"+project_name,

  122.        params={

  123.            # PARAMS

  124.        }

  125.    )

  126.    classifier.train(input_fn=data_train_estimator, steps=30000)

  127.    eval_results = classifier.evaluate(input_fn=data_test_estimator)

  128.    tf.summary.scalar("Accuracy", eval_results["accuracy"])

  129.    print(eval_results)

  130. if __name__ == "__main__":

  131.     tf.app.run()

TensorEditor 主要有以下特点:

  • 易于使用:我们只需要添加模块、连接模块并在最后加入评估模块,就能完成搭建。

  • 由易到难:只需要叠加不同的模块,我们就能创建如 VGG 那样的复杂深度网络。

  • 参数直观:可以轻松修改各结点的配置与参数,从而搭建定制化的深度网络。

  • 生成代码:搭建完深度架构,我们就能直接生成可执行的 TensorFlow 代码(Python 2.7)。

90 秒的 MNIST 教程

在上面的视频中,开发者展示了如何使用 TensorEditor 在 90 秒内快速搭建一个可用于 MNIST 手写数字识别的简单网络。对于 TensorEditor 这种构建序贯 CNN 模型的简单工具,我们只需要准备两件事就能开始搭建模型模型:

  • 下载 MNIST 手写数据集:https://ift.tt/2sCc92HTensorEditor_SampleData/raw/master/mnist_png.tar.gz

  • 确定网络架构:https://ift.tt/2kCxgxU

TensorEditor 接受 CSV 格式的特征数据集或具有 CSV 标签的图像数据集作为数据输入,并且需要训练和测试/评估两个 CSV 文件。当我们从上面的链接下载数据集并提取图像数据时,我们会有两个 CSV 文件和两个包含所有图像的文件夹(测试和训练)。

现在我们就可以在 TensorEditor 中创建将要用于手写数字识别的卷积网络架构,下面展示的架构和 TensorFlow 文档中保持一致。

  • 卷积层 1:使用 32 个 5x5 大小的卷积核和 ReLU 激活函数

  • 池化层 1:使用 2x2 滤波器和步幅为 2 的最大池化运算(池化区域不重叠)

  • 卷积层 2:使用 64 个 5x5 大小的卷积核和 ReLU 激活函数

  • 池化层 2:同样使用 2x2 滤波器和步幅为 2 的最大池化运算

  • 全连接层 1:1024 个神经元,Dropout 正则化率为 0.4

  • 分类层:10 个神经元,每个神经元表示 0 到 9 这十个数字。

我们只需要按步骤先添加一个输入 csv 数据集模块,并设置 train.csv 和 test.csv 的地址。然后依次添加上述的卷积和全连接等模块,并设置好对应的参数,如卷积核大小、卷积核数量和激活函数等。最后主需要添加 Estimator 模块,并设置损失函数、最优化方法和学习率等配置就能完成架构上的搭建。如下所示为使用可视化方法搭建的架构:

最后上面的网络就能生成对应的代码,我们可直接复制到本地代码编辑器中并执行:

]]> 原文: https://ift.tt/2HaCOst
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