• Tensorflow基础教程10:常用模块 TensorBoard:训练过程可视化


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      实时查看参数变化情况

      查看 Graph 和 Profile 信息

      实例:查看多层感知机模型的训练情况

      有时,你希望查看模型训练过程中各个参数的变化情况(例如损失函数 loss 的值)。虽然可以通过命令行输出来查看,但有时显得不够直观。而 TensorBoard 就是一个能够帮助我们将训练过程可视化的工具。

      实时查看参数变化情况

      首先在代码目录下建立一个文件夹(如 ./tensorboard )存放 TensorBoard 的记录文件,并在代码中实例化一个记录器:

      summary_writer = tf.summary.create_file_writer('./tensorboard') # 参数为记录文件所保存的目录

      接下来,当需要记录训练过程中的参数时,通过 with 语句指定希望使用的记录器,并对需要记录的参数(一般是 scalar)运行 tf.summary.scalar(name, tensor, step=batch_index) ,即可将训练过程中参数在 step 时候的值记录下来。这里的 step 参数可根据自己的需要自行制定,一般可设置为当前训练过程中的 batch 序号。整体框架如下:

      summary_writer = tf.summary.create_file_writer('./tensorboard')

      # 开始模型训练

      for batch_index in range(num_batches):

      # ...(训练代码,当前batch的损失值放入变量loss中)

      with summary_writer.as_default(): # 希望使用的记录器

      tf.summary.scalar("loss", loss, step=batch_index)

      tf.summary.scalar("MyScalar", my_scalar, step=batch_index) # 还可以添加其他自定义的变量

      每运行一次 tf.summary.scalar() ,记录器就会向记录文件中写入一条记录。除了最简单的标量(scalar)以外,TensorBoard 还可以对其他类型的数据(如图像,音频等)进行可视化。

      当我们要对训练过程可视化时,在代码目录打开终端(如需要的话进入 TensorFlow 的 conda 环境),运行:

      tensorboard --logdir=./tensorboard

      然后使用浏览器访问命令行程序所输出的网址(一般是 http://name-of-your-computer:6006),即可访问 TensorBoard 的可视界面,

      默认情况下,TensorBoard 每 30 秒更新一次数据。不过也可以点击右上角的刷新按钮手动刷新。

      TensorBoard 的使用有以下注意事项:

      如果需要重新训练,需要删除掉记录文件夹内的信息并重启 TensorBoard(或者建立一个新的记录文件夹并开启 TensorBoard, --logdir 参数设置为新建立的文件夹);

      记录文件夹目录保持全英文。

      查看 Graph 和 Profile 信息

      除此以外,我们可以在训练时使用 tf.summary.trace_on 开启 Trace,此时 TensorFlow 会将训练时的大量信息(如计算图的结构,每个操作所耗费的时间等)记录下来。在训练完成后,使用 tf.summary.trace_export 将记录结果输出到文件。

      tf.summary.trace_on(graph=True, profiler=True) # 开启Trace,可以记录图结构和profile信息

      # 进行训练

      with summary_writer.as_default():

      tf.summary.trace_export(name="model_trace", step=0, profiler_outdir=log_dir) # 保存Trace信息到文件

      之后,我们就可以在 TensorBoard 中选择 “Profile”,以时间轴的方式查看各操作的耗时情况。如果使用了 tf.function 建立了计算图,也可以点击 “Graphs” 查看图结构。

      在 TensorFlow 2.3 及后续版本中,需要使用:

      pip install -U tensorboard-plugin-profile

      安装独立的 TensorBoard Profile 插件以使用 Profile 功能。

      实例:查看多层感知机模型的训练情况

      最后提供一个实例,以前章的 多层感知机模型 为例展示 TensorBoard 的使用:

      import tensorflow as tf大连做人流哪家好 http://mobile.dlrlyy.com/

      from zh.model.mnist.mlp import MLP

      from zh.model.utils import MNISTLoader

      num_batches = 1000

      batch_size = 50

      learning_rate = 0.001

      log_dir = 'tensorboard'

      model = MLP()

      data_loader = MNISTLoader()

      optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=learning_rate)

      summary_writer = tf.summary.create_file_writer(log_dir) # 实例化记录器

      tf.summary.trace_on(profiler=True) # 开启Trace(可选)

      for batch_index in range(num_batches):

      X, y = data_loader.get_batch(batch_size)

      with tf.GradientTape() as tape:

      y_pred = model(X)

      loss = tf.keras.losses.sparse_categorical_crossentropy(y_true=y, y_pred=y_pred)

      loss = tf.reduce_mean(loss)

      print("batch %d: loss %f" % (batch_index, loss.numpy()))

      with summary_writer.as_default(): # 指定记录器

      tf.summary.scalar("loss", loss, step=batch_index) # 将当前损失函数的值写入记录器

      grads = tape.gradient(loss, model.variables)

      optimizer.apply_gradients(grads_and_vars=zip(grads, model.variables))

      with summary_writer.as_default():

      tf.summary.trace_export(name="model_trace", step=0, profiler_outdir=log_dir) # 保存Trace信息到文件(可选)

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