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केरस मॉडल सहेजें और लोड करें

TensorFlow.org पर देखें Google Colab में चलाएं GitHub पर स्रोत देखें नोटबुक डाउनलोड करें

परिचय

एक केरस मॉडल में कई घटक होते हैं:

  • एक आर्किटेक्चर, या कॉन्फ़िगरेशन, जो निर्दिष्ट करता है कि मॉडल में क्या परतें हैं और वे कैसे जुड़े हुए हैं।
  • वजन मूल्यों का एक सेट ("मॉडल की स्थिति")।
  • एक अनुकूलक (मॉडल को संकलित करके परिभाषित)।
  • घाटे और मैट्रिक्स का एक सेट (मॉडल को संकलित करके या add_loss() या add_metric() ) को कॉल करके परिभाषित किया गया है।

केरस एपीआई इन सभी टुकड़ों को एक ही बार में डिस्क में सहेजना संभव बनाता है, या केवल उनमें से कुछ को बचाने के लिए:

  • TensorFlow SavedModel प्रारूप में (या पुराने केरस H5 प्रारूप में) एक एकल संग्रह में सब कुछ सहेजना। यह मानक अभ्यास है।
  • केवल आर्किटेक्चर / कॉन्फ़िगरेशन को सहेजना, आमतौर पर JSON फ़ाइल के रूप में।
  • केवल वजन मानों को सहेजना। यह आमतौर पर मॉडल का प्रशिक्षण करते समय उपयोग किया जाता है।

आइए इन विकल्पों में से प्रत्येक पर एक नज़र डालें: आप एक या दूसरे का उपयोग कब करेंगे? वो कैसे काम करते है?

सहेजने और लोड करने का संक्षिप्त उत्तर

यदि आपके पास इस गाइड को पढ़ने के लिए केवल 10 सेकंड हैं, तो यहां आपको यह जानना होगा।

केरस मॉडल सहेजना:

model = ...  # Get model (Sequential, Functional Model, or Model subclass)
model.save('path/to/location')

मॉडल को वापस लोड कर रहा है:

from tensorflow import keras
model = keras.models.load_model('path/to/location')

अब, आइए विवरणों को देखें।

सेट अप

import numpy as np
import tensorflow as tf
from tensorflow import keras

पूरे मॉडल की बचत और लोड हो रहा है

आप एक एकल कलाकृति के लिए एक पूरे मॉडल को बचा सकते हैं। इसमें शामिल होंगे:

  • मॉडल की वास्तुकला / विन्यास
  • मॉडल का वजन मूल्य (जो प्रशिक्षण के दौरान सीखा गया था)
  • मॉडल के संकलन की जानकारी (यदि compile() कहा जाता था
  • आशावादी और इसकी स्थिति, यदि कोई हो (यह आपको प्रशिक्षण को फिर से शुरू करने में सक्षम बनाता है जहां आपने छोड़ा था)

एपीआई

ऐसे दो प्रारूप हैं जिनका उपयोग आप एक संपूर्ण मॉडल को डिस्क पर सहेजने के लिए कर सकते हैं: TensorFlow SavedModel प्रारूप और पुराने Keras H5 प्रारूप । अनुशंसित प्रारूप SavedModel है। जब आप model.save() उपयोग करते हैं तो यह डिफ़ॉल्ट होता है।

आप H5 प्रारूप में स्विच कर सकते हैं:

  • save_format='h5' पास save_format='h5' save() लिए save_format='h5' save()
  • एक फ़ाइलनाम पास करना जो .h5 या .keras में save() लिए समाप्त होता है save()

SavedModel प्रारूप

उदाहरण:

def get_model():
    # Create a simple model.
    inputs = keras.Input(shape=(32,))
    outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
    model = keras.Model(inputs, outputs)
    model.compile(optimizer="adam", loss="mean_squared_error")
    return model


model = get_model()

# Train the model.
test_input = np.random.random((128, 32))
test_target = np.random.random((128, 1))
model.fit(test_input, test_target)

# Calling `save('my_model')` creates a SavedModel folder `my_model`.
model.save("my_model")

# It can be used to reconstruct the model identically.
reconstructed_model = keras.models.load_model("my_model")

# Let's check:
np.testing.assert_allclose(
    model.predict(test_input), reconstructed_model.predict(test_input)
)

# The reconstructed model is already compiled and has retained the optimizer
# state, so training can resume:
reconstructed_model.fit(test_input, test_target)
4/4 [==============================] - 0s 1ms/step - loss: 0.3312
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow/python/training/tracking/tracking.py:111: Model.state_updates (from tensorflow.python.keras.engine.training) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
This property should not be used in TensorFlow 2.0, as updates are applied automatically.
WARNING:tensorflow:From /tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.6/site-packages/tensorflow/python/training/tracking/tracking.py:111: Layer.updates (from tensorflow.python.keras.engine.base_layer) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
This property should not be used in TensorFlow 2.0, as updates are applied automatically.
INFO:tensorflow:Assets written to: my_model/assets
4/4 [==============================] - 0s 1ms/step - loss: 0.2840

<tensorflow.python.keras.callbacks.History at 0x7f0fbc3f3780>

क्या SavedModel शामिल हैं

कॉलिंग model.save('my_model') my_model नामक एक फ़ोल्डर बनाता है, जिसमें निम्न शामिल हैं:

ls my_model
assets  saved_model.pb  variables

मॉडल आर्किटेक्चर, और प्रशिक्षण कॉन्फ़िगरेशन (ऑप्टिमाइज़र, नुकसान और मैट्रिक्स सहित) saved_model.pb में संग्रहीत हैं। वजन variables/ निर्देशिका में सहेजे जाते हैं।

SavedModel प्रारूप पर विस्तृत जानकारी के लिए, SavedModel गाइड ( डिस्क पर SavedModel प्रारूप ) देखें

SavedModel कस्टम ऑब्जेक्ट्स को कैसे संभालता है

मॉडल और इसकी परतों को सहेजते समय, SavedModel प्रारूप वर्ग नाम, कॉल फ़ंक्शन , हानियों और भार (और यदि लागू हो तो) को संग्रहीत करता है। कॉल फ़ंक्शन मॉडल / परत के कम्प्यूटेशन ग्राफ को परिभाषित करता है।

मॉडल / परत विन्यास की अनुपस्थिति में, कॉल फ़ंक्शन का उपयोग एक मॉडल बनाने के लिए किया जाता है जो मूल मॉडल की तरह मौजूद होता है जिसे प्रशिक्षण के लिए मूल्यांकन, मूल्यांकन और उपयोग किया जा सकता है।

फिर भी, कस्टम मॉडल या लेयर क्लास लिखते समय get_config और from_config विधियों को परिभाषित करना हमेशा एक अच्छा अभ्यास होता है। इससे आप बाद में जरूरत पड़ने पर आसानी से गणना को अपडेट कर सकते हैं। अधिक जानकारी के लिए कस्टम ऑब्जेक्ट के बारे में अनुभाग देखें।

नीचे का एक उदाहरण है कि क्या होता है जब कस्टम तरीकों को लोड किया जाता है, तो वह विन्यास विधियों को अधिलेखित किए बिना SavedModel प्रारूप से।

class CustomModel(keras.Model):
    def __init__(self, hidden_units):
        super(CustomModel, self).__init__()
        self.dense_layers = [keras.layers.Dense(u) for u in hidden_units]

    def call(self, inputs):
        x = inputs
        for layer in self.dense_layers:
            x = layer(x)
        return x


model = CustomModel([16, 16, 10])
# Build the model by calling it
input_arr = tf.random.uniform((1, 5))
outputs = model(input_arr)
model.save("my_model")

# Delete the custom-defined model class to ensure that the loader does not have
# access to it.
del CustomModel

loaded = keras.models.load_model("my_model")
np.testing.assert_allclose(loaded(input_arr), outputs)

print("Original model:", model)
print("Loaded model:", loaded)
INFO:tensorflow:Assets written to: my_model/assets
WARNING:tensorflow:No training configuration found in save file, so the model was *not* compiled. Compile it manually.
Original model: <__main__.CustomModel object at 0x7f0fbc3f8208>
Loaded model: <tensorflow.python.keras.saving.saved_model.load.CustomModel object at 0x7f1031981518>

जैसा कि ऊपर के उदाहरण में देखा गया है, लोडर गतिशील रूप से एक नया मॉडल वर्ग बनाता है जो मूल मॉडल की तरह कार्य करता है।

केर H5 प्रारूप

केरस मॉडल की वास्तुकला, भार मान और compile() जानकारी वाले एकल HDF5 फ़ाइल को बचाने का भी समर्थन करता है। यह SavedModel के लिए एक हल्के वजन का विकल्प है।

उदाहरण:

model = get_model()

# Train the model.
test_input = np.random.random((128, 32))
test_target = np.random.random((128, 1))
model.fit(test_input, test_target)

# Calling `save('my_model.h5')` creates a h5 file `my_model.h5`.
model.save("my_h5_model.h5")

# It can be used to reconstruct the model identically.
reconstructed_model = keras.models.load_model("my_h5_model.h5")

# Let's check:
np.testing.assert_allclose(
    model.predict(test_input), reconstructed_model.predict(test_input)
)

# The reconstructed model is already compiled and has retained the optimizer
# state, so training can resume:
reconstructed_model.fit(test_input, test_target)
4/4 [==============================] - 0s 1ms/step - loss: 0.3771
4/4 [==============================] - 0s 1ms/step - loss: 0.3432

<tensorflow.python.keras.callbacks.History at 0x7f1031030cf8>

सीमाएं

SavedModel प्रारूप की तुलना में, दो चीजें हैं जो H5 फाइल में शामिल नहीं होती हैं:

  • बाहरी घाटे और मीट्रिक के माध्यम से शामिल की model.add_loss() और model.add_metric() (SavedModel के विपरीत) बचाया नहीं गया है। यदि आपके मॉडल पर इस तरह के नुकसान और मैट्रिक्स हैं और आप प्रशिक्षण फिर से शुरू करना चाहते हैं, तो आपको मॉडल को लोड करने के बाद इन नुकसानों को स्वयं वापस जोड़ना होगा। ध्यान दें कि यह self.add_loss() और self.add_metric() माध्यम से परतों के अंदर बनाए गए नुकसान / मीट्रिक पर लागू नहीं होता है। जब तक परत लोड होती है, तब तक ये नुकसान और मैट्रिक्स रखे जाते हैं, क्योंकि वे परत की call विधि का हिस्सा हैं।
  • सहेजे गए फ़ाइल में कस्टम ऑब्जेक्ट्स जैसे कस्टम ऑब्जेक्ट्स की गणना ग्राफ़ शामिल नहीं है। लोडिंग के समय, केर को मॉडल को फिर से संगठित करने के लिए इन वस्तुओं के पायथन वर्गों / कार्यों तक पहुंच की आवश्यकता होगी। कस्टम ऑब्जेक्ट देखें।

वास्तुकला को बचाते हुए

मॉडल का कॉन्फ़िगरेशन (या आर्किटेक्चर) निर्दिष्ट करता है कि मॉडल में क्या परतें हैं, और ये परतें कैसे जुड़ी हुई हैं *। यदि आपके पास एक मॉडल का कॉन्फ़िगरेशन है, तो मॉडल वजन और कोई संकलन जानकारी के लिए एक नए सिरे से प्रारंभिक स्थिति के साथ बनाया जा सकता है।

* ध्यान दें यह केवल कार्यात्मक या अनुक्रमिक एप का उपयोग करके परिभाषित मॉडल पर लागू होता है जो उप-वर्गित मॉडल नहीं है।

एक अनुक्रमिक मॉडल या कार्यात्मक एपीआई मॉडल का विन्यास

इस प्रकार के मॉडल परतों के स्पष्ट ग्राफ़ हैं: उनका कॉन्फ़िगरेशन हमेशा संरचित रूप में उपलब्ध होता है।

एपीआई

get_config() और from_config()

कॉलिंग config = model.get_config() मॉडल के कॉन्फिगरेशन से युक्त पायथन को वापस लौटा देगा। फिर उसी मॉडल को Sequential.from_config(config) (एक Sequential मॉडल के लिए) या Model.from_config(config) (एक कार्यात्मक एपीआई मॉडल के लिए) के माध्यम से फिर से बनाया जा सकता है।

वही वर्कफ़्लो किसी भी क्रमिक परत के लिए भी काम करता है।

परत उदाहरण:

layer = keras.layers.Dense(3, activation="relu")
layer_config = layer.get_config()
new_layer = keras.layers.Dense.from_config(layer_config)

अनुक्रमिक मॉडल उदाहरण:

model = keras.Sequential([keras.Input((32,)), keras.layers.Dense(1)])
config = model.get_config()
new_model = keras.Sequential.from_config(config)

कार्यात्मक मॉडल उदाहरण:

inputs = keras.Input((32,))
outputs = keras.layers.Dense(1)(inputs)
model = keras.Model(inputs, outputs)
config = model.get_config()
new_model = keras.Model.from_config(config)

to_json() और tf.keras.models.model_from_json()

यह get_config / from_config समान है, सिवाय इसके कि यह मॉडल को JSON स्ट्रिंग में बदल देता है, जिसे फिर मूल मॉडल वर्ग के बिना लोड किया जा सकता है। यह मॉडल के लिए भी विशिष्ट है, यह परतों के लिए नहीं है।

उदाहरण:

model = keras.Sequential([keras.Input((32,)), keras.layers.Dense(1)])
json_config = model.to_json()
new_model = keras.models.model_from_json(json_config)

कस्टम ऑब्जेक्ट्स

मॉडल और परतें

उपवर्गित मॉडल और परतों की वास्तुकला को __init__ और call के तरीकों में परिभाषित किया गया है। उन्हें पायथन बाइटकोड माना जाता है, जिसे JSON- संगत कॉन्फिगर में अनुक्रमित नहीं किया जा सकता है - आप बायटेकोड (जैसे pickle माध्यम से) को सीरियलाइज़ करने की कोशिश कर सकते हैं, लेकिन यह पूरी तरह से असुरक्षित है और इसका मतलब है कि आपका मॉडल एक अलग सिस्टम पर लोड नहीं किया जा सकता है।

कस्टम-परिभाषित परतों या एक उप-वर्ग मॉडल के साथ एक मॉडल को बचाने / लोड करने के लिए, आपको get_config को अधिलेखित करना चाहिए और वैकल्पिक रूप from_config विधियों से। इसके अतिरिक्त, आपको कस्टम ऑब्जेक्ट रजिस्टर का उपयोग करना चाहिए ताकि केरस को इसके बारे में पता हो।

कस्टम कार्य

कस्टम-परिभाषित फ़ंक्शंस (जैसे सक्रियण हानि या आरंभीकरण) को एक get_config विधि की आवश्यकता नहीं है। फ़ंक्शन नाम लोडिंग के लिए पर्याप्त है जब तक कि वह कस्टम ऑब्जेक्ट के रूप में पंजीकृत हो।

केवल TensorFlow ग्राफ लोड हो रहा है

केरस द्वारा उत्पन्न TensorFlow ग्राफ को लोड करना संभव है। यदि आप ऐसा करते हैं, तो आपको कोई custom_objects प्रदान करने की आवश्यकता नहीं होगी। आप ऐसा कर सकते हैं:

model.save("my_model")
tensorflow_graph = tf.saved_model.load("my_model")
x = np.random.uniform(size=(4, 32)).astype(np.float32)
predicted = tensorflow_graph(x).numpy()
INFO:tensorflow:Assets written to: my_model/assets

ध्यान दें कि इस विधि में कई कमियां हैं:

  • ट्रेसबिलिटी कारणों के लिए, आपको हमेशा उन कस्टम ऑब्जेक्ट्स तक पहुंच होनी चाहिए जो उपयोग किए गए थे। आप एक ऐसे मॉडल के निर्माण में नहीं लगना चाहेंगे जिसे आप दोबारा नहीं बना सकते।
  • ऑब्जेक्ट tf.saved_model.load द्वारा लौटाया गया कोई tf.saved_model.load मॉडल नहीं है। इसलिए इसका इस्तेमाल करना उतना आसान नहीं है। उदाहरण के लिए, आप के लिए पहुँच नहीं होगा .predict() या .fit()

यहां तक ​​कि अगर इसका उपयोग हतोत्साहित किया जाता है, तो यह आपकी मदद कर सकता है यदि आप एक तंग जगह पर हैं, उदाहरण के लिए, यदि आपने अपनी कस्टम ऑब्जेक्ट का कोड खो दिया है या मॉडल को tf.keras.models.load_model() साथ लोड करने में समस्या है।

आप पृष्ठ में tf.saved_model.load बारे में अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं

विन्यास विधियों को परिभाषित करना

विशेष विवरण:

  • get_config आर्किटेक्चर और मॉडल-सेविंग APIs के साथ संगत होने के लिए get_config को JSON-serializable शब्दकोश वापस करना चाहिए।
  • from_config(config) ( classmethod ) को एक नई परत या मॉडल ऑब्जेक्ट वापस करना चाहिए जो कि config से बनाया गया है। डिफ़ॉल्ट कार्यान्वयन cls(**config)

उदाहरण:

class CustomLayer(keras.layers.Layer):
    def __init__(self, a):
        self.var = tf.Variable(a, name="var_a")

    def call(self, inputs, training=False):
        if training:
            return inputs * self.var
        else:
            return inputs

    def get_config(self):
        return {"a": self.var.numpy()}

    # There's actually no need to define `from_config` here, since returning
    # `cls(**config)` is the default behavior.
    @classmethod
    def from_config(cls, config):
        return cls(**config)


layer = CustomLayer(5)
layer.var.assign(2)

serialized_layer = keras.layers.serialize(layer)
new_layer = keras.layers.deserialize(
    serialized_layer, custom_objects={"CustomLayer": CustomLayer}
)

कस्टम ऑब्जेक्ट को पंजीकृत करना

केरस ने इस बात पर ध्यान दिया कि किस वर्ग ने विन्यास उत्पन्न किया। उपरोक्त उदाहरण से, tf.keras.layers.serialize कस्टम लेयर का क्रमबद्ध रूप उत्पन्न करता है:

{'class_name': 'CustomLayer', 'config': {'a': 2} }

केरस सभी अंतर्निहित परत, मॉडल, अनुकूलक, और मीट्रिक कक्षाओं की एक मास्टर सूची रखता है, जिसका उपयोग from_config पर कॉल करने के लिए सही वर्ग खोजने के लिए किया जाता है। यदि वर्ग नहीं मिल सकता है, तो एक त्रुटि उठाई जाती है ( Value Error: Unknown layer )। इस सूची में कस्टम कक्षाओं को पंजीकृत करने के कुछ तरीके हैं:

  1. लोडिंग फ़ंक्शन में custom_objects तर्क सेट करना। ("विन्यास विधियों को परिभाषित करते हुए" ऊपर के अनुभाग में उदाहरण देखें)
  2. tf.keras.utils.custom_object_scope या tf.keras.utils.CustomObjectScope
  3. tf.keras.utils.register_keras_serializable

कस्टम परत और फ़ंक्शन उदाहरण

class CustomLayer(keras.layers.Layer):
    def __init__(self, units=32, **kwargs):
        super(CustomLayer, self).__init__(**kwargs)
        self.units = units

    def build(self, input_shape):
        self.w = self.add_weight(
            shape=(input_shape[-1], self.units),
            initializer="random_normal",
            trainable=True,
        )
        self.b = self.add_weight(
            shape=(self.units,), initializer="random_normal", trainable=True
        )

    def call(self, inputs):
        return tf.matmul(inputs, self.w) + self.b

    def get_config(self):
        config = super(CustomLayer, self).get_config()
        config.update({"units": self.units})
        return config


def custom_activation(x):
    return tf.nn.tanh(x) ** 2


# Make a model with the CustomLayer and custom_activation
inputs = keras.Input((32,))
x = CustomLayer(32)(inputs)
outputs = keras.layers.Activation(custom_activation)(x)
model = keras.Model(inputs, outputs)

# Retrieve the config
config = model.get_config()

# At loading time, register the custom objects with a `custom_object_scope`:
custom_objects = {"CustomLayer": CustomLayer, "custom_activation": custom_activation}
with keras.utils.custom_object_scope(custom_objects):
    new_model = keras.Model.from_config(config)

इन-मेमोरी मॉडल क्लोनिंग

आप tf.keras.models.clone_model() माध्यम से किसी मॉडल की इन-मेमोरी क्लोनिंग भी कर सकते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करने के बराबर है फिर मॉडल को उसके कॉन्फ़िगरेशन से फिर से जोड़ना (इसलिए यह संकलन जानकारी या परत भार मानों को संरक्षित नहीं करता है)।

उदाहरण:

with keras.utils.custom_object_scope(custom_objects):
    new_model = keras.models.clone_model(model)

सहेजना और लोड करना केवल मॉडल के वज़न मूल्यों को

आप किसी मॉडल के वज़न को केवल सहेजना और लोड करना चुन सकते हैं। यह उपयोगी हो सकता है अगर:

  • आपको केवल अनुमान के लिए मॉडल की आवश्यकता है: इस मामले में आपको प्रशिक्षण को पुनः आरंभ करने की आवश्यकता नहीं होगी, इसलिए आपको संकलन जानकारी या अनुकूलक राज्य की आवश्यकता नहीं है।
  • आप ट्रांसफर लर्निंग कर रहे हैं: इस मामले में आप एक पूर्व मॉडल की स्थिति का पुन: उपयोग करते हुए एक नए मॉडल का प्रशिक्षण लेंगे, इसलिए आपको पूर्व मॉडल के संकलन की जानकारी की आवश्यकता नहीं है।

इन-मेमोरी मेमोरी ट्रांसफर के लिए एपीआई

get_weights और set_weights का उपयोग करके वजन को विभिन्न वस्तुओं के बीच कॉपी किया जा सकता है:

नीचे दिए गए उदाहरण।

स्मृति में एक परत से दूसरी परत में वजन स्थानांतरित करना

def create_layer():
    layer = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")
    layer.build((None, 784))
    return layer


layer_1 = create_layer()
layer_2 = create_layer()

# Copy weights from layer 2 to layer 1
layer_2.set_weights(layer_1.get_weights())

मेमोरी में एक संगत आर्किटेक्चर के साथ एक मॉडल से दूसरे मॉडल में वज़न स्थानांतरित करना

# Create a simple functional model
inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
outputs = keras.layers.Dense(10, name="predictions")(x)
functional_model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs, name="3_layer_mlp")

# Define a subclassed model with the same architecture
class SubclassedModel(keras.Model):
    def __init__(self, output_dim, name=None):
        super(SubclassedModel, self).__init__(name=name)
        self.output_dim = output_dim
        self.dense_1 = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")
        self.dense_2 = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")
        self.dense_3 = keras.layers.Dense(output_dim, name="predictions")

    def call(self, inputs):
        x = self.dense_1(inputs)
        x = self.dense_2(x)
        x = self.dense_3(x)
        return x

    def get_config(self):
        return {"output_dim": self.output_dim, "name": self.name}


subclassed_model = SubclassedModel(10)
# Call the subclassed model once to create the weights.
subclassed_model(tf.ones((1, 784)))

# Copy weights from functional_model to subclassed_model.
subclassed_model.set_weights(functional_model.get_weights())

assert len(functional_model.weights) == len(subclassed_model.weights)
for a, b in zip(functional_model.weights, subclassed_model.weights):
    np.testing.assert_allclose(a.numpy(), b.numpy())

स्टेटलेस लेयर्स का मामला

क्योंकि स्टेटलेस लेयर्स वज़न के क्रम या संख्या में बदलाव नहीं करते हैं, इसलिए अतिरिक्त / गायब स्टेटलेस लेयर्स होने पर भी मॉडल्स के पास संगत आर्किटेक्चर हो सकते हैं।

inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
outputs = keras.layers.Dense(10, name="predictions")(x)
functional_model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs, name="3_layer_mlp")

inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)

# Add a dropout layer, which does not contain any weights.
x = keras.layers.Dropout(0.5)(x)
outputs = keras.layers.Dense(10, name="predictions")(x)
functional_model_with_dropout = keras.Model(
    inputs=inputs, outputs=outputs, name="3_layer_mlp"
)

functional_model_with_dropout.set_weights(functional_model.get_weights())

डिस्क को बचाने और उन्हें वापस लोड करने के लिए एपीआई

निम्नलिखित प्रारूपों में model.save_weights को कॉल करके डिस्क को बचाया जा सकता है:

  • TensorFlow चेकपॉइंट
  • HDF5

के लिए डिफ़ॉल्ट प्रारूप model.save_weights TensorFlow चौकी है। सहेजें प्रारूप को निर्दिष्ट करने के दो तरीके हैं:

  1. save_format तर्क: save_format="tf" या save_format="h5" का मान सेट करें।
  2. path तर्क: यदि पथ .h5 या .hdf5 साथ समाप्त होता है, तो .hdf5 प्रारूप का उपयोग किया जाता है। अन्य प्रत्यय TensorFlow चेकपॉइंट में परिणाम देगा जब तक कि save_format सेट न हो।

इन-मेमोरी सुपीरियर एरेज़ के रूप में वज़न पुनः प्राप्त करने का एक विकल्प भी है। प्रत्येक एपीआई के पास अपने पेशेवरों और विपक्ष हैं जो नीचे विस्तृत हैं।

TF चेकपॉइंट प्रारूप

उदाहरण:

# Runnable example
sequential_model = keras.Sequential(
    [
        keras.Input(shape=(784,), name="digits"),
        keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1"),
        keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2"),
        keras.layers.Dense(10, name="predictions"),
    ]
)
sequential_model.save_weights("ckpt")
load_status = sequential_model.load_weights("ckpt")

# `assert_consumed` can be used as validation that all variable values have been
# restored from the checkpoint. See `tf.train.Checkpoint.restore` for other
# methods in the Status object.
load_status.assert_consumed()
<tensorflow.python.training.tracking.util.CheckpointLoadStatus at 0x7f103069d828>

प्रारूप विवरण

TensorFlow चेकपॉइंट प्रारूप ऑब्जेक्ट विशेषता नामों का उपयोग करके वज़न को बचाता और पुनर्स्थापित करता है। उदाहरण के लिए, tf.keras.layers.Dense परत पर विचार करें। परत में दो वजन होते हैं: dense.kernel और dense.bias । जब परत को tf प्रारूप में सहेजा जाता है, तो परिणामस्वरूप चेकपॉइंट में "kernel" और "bias" और उनके संबंधित वजन मान होते हैं। अधिक जानकारी के लिए TF चेकपॉइंट गाइड में "लोडिंग मैकेनिक्स" देखें।

ध्यान दें कि विशेषता / ग्राफ़ एज का नाम पैरेंट ऑब्जेक्ट में उपयोग किए गए नाम के नाम पर रखा गया है, न कि वेरिएबल के नाम पर । नीचे दिए गए उदाहरण में CustomLayer पर विचार करें। चर CustomLayer.var को "var" कुंजी के भाग के रूप में सहेजा जाता है, न कि "var_a"

class CustomLayer(keras.layers.Layer):
    def __init__(self, a):
        self.var = tf.Variable(a, name="var_a")


layer = CustomLayer(5)
layer_ckpt = tf.train.Checkpoint(layer=layer).save("custom_layer")

ckpt_reader = tf.train.load_checkpoint(layer_ckpt)

ckpt_reader.get_variable_to_dtype_map()
{'save_counter/.ATTRIBUTES/VARIABLE_VALUE': tf.int64,
 '_CHECKPOINTABLE_OBJECT_GRAPH': tf.string,
 'layer/var/.ATTRIBUTES/VARIABLE_VALUE': tf.int32}

सीखने के उदाहरण को स्थानांतरित करें

अनिवार्य रूप से, जब तक दो मॉडलों में एक ही वास्तुकला होती है, वे एक ही चौकी को साझा करने में सक्षम होते हैं।

उदाहरण:

inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
outputs = keras.layers.Dense(10, name="predictions")(x)
functional_model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs, name="3_layer_mlp")

# Extract a portion of the functional model defined in the Setup section.
# The following lines produce a new model that excludes the final output
# layer of the functional model.
pretrained = keras.Model(
    functional_model.inputs, functional_model.layers[-1].input, name="pretrained_model"
)
# Randomly assign "trained" weights.
for w in pretrained.weights:
    w.assign(tf.random.normal(w.shape))
pretrained.save_weights("pretrained_ckpt")
pretrained.summary()

# Assume this is a separate program where only 'pretrained_ckpt' exists.
# Create a new functional model with a different output dimension.
inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
outputs = keras.layers.Dense(5, name="predictions")(x)
model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs, name="new_model")

# Load the weights from pretrained_ckpt into model.
model.load_weights("pretrained_ckpt")

# Check that all of the pretrained weights have been loaded.
for a, b in zip(pretrained.weights, model.weights):
    np.testing.assert_allclose(a.numpy(), b.numpy())

print("\n", "-" * 50)
model.summary()

# Example 2: Sequential model
# Recreate the pretrained model, and load the saved weights.
inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
pretrained_model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=x, name="pretrained")

# Sequential example:
model = keras.Sequential([pretrained_model, keras.layers.Dense(5, name="predictions")])
model.summary()

pretrained_model.load_weights("pretrained_ckpt")

# Warning! Calling `model.load_weights('pretrained_ckpt')` won't throw an error,
# but will *not* work as expected. If you inspect the weights, you'll see that
# none of the weights will have loaded. `pretrained_model.load_weights()` is the
# correct method to call.
Model: "pretrained_model"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
digits (InputLayer)          [(None, 784)]             0         
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense)              (None, 64)                50240     
_________________________________________________________________
dense_2 (Dense)              (None, 64)                4160      
=================================================================
Total params: 54,400
Trainable params: 54,400
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

 --------------------------------------------------
Model: "new_model"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
digits (InputLayer)          [(None, 784)]             0         
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense)              (None, 64)                50240     
_________________________________________________________________
dense_2 (Dense)              (None, 64)                4160      
_________________________________________________________________
predictions (Dense)          (None, 5)                 325       
=================================================================
Total params: 54,725
Trainable params: 54,725
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________
Model: "sequential_3"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
pretrained (Functional)      (None, 64)                54400     
_________________________________________________________________
predictions (Dense)          (None, 5)                 325       
=================================================================
Total params: 54,725
Trainable params: 54,725
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

<tensorflow.python.training.tracking.util.CheckpointLoadStatus at 0x7f103066e630>

यह आमतौर पर मॉडल बनाने के लिए एक ही एपीआई से चिपके रहने की सिफारिश की जाती है। यदि आप अनुक्रमिक और कार्यात्मक, या कार्यात्मक और उपवर्ग इत्यादि के बीच स्विच करते हैं, तो हमेशा पूर्व-प्रशिक्षित मॉडल का पुनर्निर्माण करें और उस मॉडल के लिए पूर्व-प्रशिक्षित भार को लोड करें।

अगला सवाल यह है कि अगर मॉडल आर्किटेक्चर काफी अलग हैं तो वज़न को अलग-अलग मॉडल में कैसे बचाया और लोड किया जा सकता है? इसका समाधान सटीक परतों / चर को बचाने और पुनर्स्थापित करने के लिए tf.train.Checkpoint का उपयोग tf.train.Checkpoint है।

उदाहरण:

# Create a subclassed model that essentially uses functional_model's first
# and last layers.
# First, save the weights of functional_model's first and last dense layers.
first_dense = functional_model.layers[1]
last_dense = functional_model.layers[-1]
ckpt_path = tf.train.Checkpoint(
    dense=first_dense, kernel=last_dense.kernel, bias=last_dense.bias
).save("ckpt")

# Define the subclassed model.
class ContrivedModel(keras.Model):
    def __init__(self):
        super(ContrivedModel, self).__init__()
        self.first_dense = keras.layers.Dense(64)
        self.kernel = self.add_variable("kernel", shape=(64, 10))
        self.bias = self.add_variable("bias", shape=(10,))

    def call(self, inputs):
        x = self.first_dense(inputs)
        return tf.matmul(x, self.kernel) + self.bias


model = ContrivedModel()
# Call model on inputs to create the variables of the dense layer.
_ = model(tf.ones((1, 784)))

# Create a Checkpoint with the same structure as before, and load the weights.
tf.train.Checkpoint(
    dense=model.first_dense, kernel=model.kernel, bias=model.bias
).restore(ckpt_path).assert_consumed()
WARNING:tensorflow:From <ipython-input-1-eec1d28bc826>:15: Layer.add_variable (from tensorflow.python.keras.engine.base_layer) is deprecated and will be removed in a future version.
Instructions for updating:
Please use `layer.add_weight` method instead.

<tensorflow.python.training.tracking.util.CheckpointLoadStatus at 0x7f10306c6518>

HDF5 प्रारूप

HDF5 प्रारूप में परत नामों द्वारा भारित होते हैं। भार-सूची वे सूची हैं जिन्हें ट्रेन किए गए भार की सूची को गैर-प्रशिक्षित करने योग्य भार ( layer.weights रूप में layer.weights ) की सूची के अनुसार layer.weights जाता है। इस प्रकार, एक मॉडल hdf5 चेकपॉइंट का उपयोग कर सकता है यदि इसमें समान परतें और ट्रेन की स्थिति चेकपॉइंट में सहेजी गई हो।

उदाहरण:

# Runnable example
sequential_model = keras.Sequential(
    [
        keras.Input(shape=(784,), name="digits"),
        keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1"),
        keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2"),
        keras.layers.Dense(10, name="predictions"),
    ]
)
sequential_model.save_weights("weights.h5")
sequential_model.load_weights("weights.h5")

ध्यान दें कि बदलते layer.trainable एक अलग में हो सकता है layer.weights आदेश जब मॉडल नेस्टेड परतें हैं।

class NestedDenseLayer(keras.layers.Layer):
    def __init__(self, units, name=None):
        super(NestedDenseLayer, self).__init__(name=name)
        self.dense_1 = keras.layers.Dense(units, name="dense_1")
        self.dense_2 = keras.layers.Dense(units, name="dense_2")

    def call(self, inputs):
        return self.dense_2(self.dense_1(inputs))


nested_model = keras.Sequential([keras.Input((784,)), NestedDenseLayer(10, "nested")])
variable_names = [v.name for v in nested_model.weights]
print("variables: {}".format(variable_names))

print("\nChanging trainable status of one of the nested layers...")
nested_model.get_layer("nested").dense_1.trainable = False

variable_names_2 = [v.name for v in nested_model.weights]
print("\nvariables: {}".format(variable_names_2))
print("variable ordering changed:", variable_names != variable_names_2)
variables: ['nested/dense_1/kernel:0', 'nested/dense_1/bias:0', 'nested/dense_2/kernel:0', 'nested/dense_2/bias:0']

Changing trainable status of one of the nested layers...

variables: ['nested/dense_2/kernel:0', 'nested/dense_2/bias:0', 'nested/dense_1/kernel:0', 'nested/dense_1/bias:0']
variable ordering changed: True

सीखने के उदाहरण को स्थानांतरित करें

जब HDF5 से प्रेट्रड वेट लोड किया जाता है, तो वज़न को मूल चेकपॉइंट मॉडल में लोड करने की सिफारिश की जाती है, और फिर एक नए मॉडल में वांछित वज़न / परतें निकालते हैं।

उदाहरण:

def create_functional_model():
    inputs = keras.Input(shape=(784,), name="digits")
    x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_1")(inputs)
    x = keras.layers.Dense(64, activation="relu", name="dense_2")(x)
    outputs = keras.layers.Dense(10, name="predictions")(x)
    return keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs, name="3_layer_mlp")


functional_model = create_functional_model()
functional_model.save_weights("pretrained_weights.h5")

# In a separate program:
pretrained_model = create_functional_model()
pretrained_model.load_weights("pretrained_weights.h5")

# Create a new model by extracting layers from the original model:
extracted_layers = pretrained_model.layers[:-1]
extracted_layers.append(keras.layers.Dense(5, name="dense_3"))
model = keras.Sequential(extracted_layers)
model.summary()
Model: "sequential_6"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
dense_1 (Dense)              (None, 64)                50240     
_________________________________________________________________
dense_2 (Dense)              (None, 64)                4160      
_________________________________________________________________
dense_3 (Dense)              (None, 5)                 325       
=================================================================
Total params: 54,725
Trainable params: 54,725
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________