รุ่นและชั้น

ในการเรียนรู้ของเครื่อง โมเดล คือฟังก์ชันที่มี พารามิเตอร์ ที่สามารถเรียนรู้ได้ ซึ่งจับคู่อินพุตกับเอาต์พุต พารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดได้มาจากการฝึกฝนโมเดลเกี่ยวกับข้อมูล โมเดลที่ได้รับการฝึกอบรมมาอย่างดีจะให้การแมปที่แม่นยำตั้งแต่อินพุตไปยังเอาต์พุตที่ต้องการ

ใน TensorFlow.js มีสองวิธีในการสร้างโมเดลแมชชีนเลิร์นนิง:

1. ใช้ Layers API ที่คุณสร้างโมเดลโดยใช้ เลเยอร์
2. ใช้ Core API กับ ops ระดับล่างเช่น tf.matMul() , tf.add() เป็นต้น

ขั้นแรก เราจะดูที่ Layers API ซึ่งเป็น API ระดับที่สูงกว่าสำหรับการสร้างแบบจำลองอาคาร จากนั้น เราจะแสดงวิธีสร้างโมเดลเดียวกันโดยใช้ Core API

การสร้างโมเดลด้วย Layers API

มีสองวิธีในการสร้างโมเดลโดยใช้ Layers API: โมเดล ต่อเนื่อง และโมเดล เชิงฟังก์ชัน สองส่วนถัดไปจะพิจารณาแต่ละประเภทให้ละเอียดยิ่งขึ้น

โมเดลตามลำดับ

ประเภทของโมเดลที่พบบ่อยที่สุดคือโมเดล Sequential ซึ่งเป็นสแต็กเชิงเส้นของเลเยอร์ คุณสามารถสร้างโมเดล Sequential โดยส่งรายการเลเยอร์ไปยังฟังก์ชัน sequential() :

const model = tf.sequential({
 layers: [
   tf.layers.dense({inputShape: [784], units: 32, activation: 'relu'}),
   tf.layers.dense({units: 10, activation: 'softmax'}),
 ]
});

หรือผ่านทาง add() วิธีการ:

const model = tf.sequential();
model.add(tf.layers.dense({inputShape: [784], units: 32, activation: 'relu'}));
model.add(tf.layers.dense({units: 10, activation: 'softmax'}));

สำคัญ: เลเยอร์แรกในโมเดลจำเป็นต้องมี inputShape ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณยกเว้นขนาดแบทช์เมื่อระบุ inputShape ตัวอย่างเช่น หากคุณวางแผนที่จะป้อนเทนเซอร์โมเดลของรูปร่าง [B, 784] โดยที่ B อาจเป็นขนาดแบตช์ใดก็ได้ ให้ระบุ inputShape เป็น [784] เมื่อสร้างโมเดล

คุณสามารถเข้าถึงเลเยอร์ของโมเดลได้ผ่านทาง model.layers และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง model.inputLayers และ model.outputLayers

รูปแบบการทำงาน

อีกวิธีหนึ่งในการสร้าง LayersModel คือผ่านฟังก์ชัน tf.model() ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง tf.model() และ tf.sequential() ก็คือ tf.model() ให้คุณสร้างกราฟของเลเยอร์ต่างๆ ได้ตามใจชอบ ตราบใดที่เลเยอร์เหล่านั้นไม่มีวงจร

นี่คือข้อมูลโค้ดที่กำหนดโมเดลเดียวกันกับด้านบนโดยใช้ tf.model() API:

// Create an arbitrary graph of layers, by connecting them
// via the apply() method.
const input = tf.input({shape: [784]});
const dense1 = tf.layers.dense({units: 32, activation: 'relu'}).apply(input);
const dense2 = tf.layers.dense({units: 10, activation: 'softmax'}).apply(dense1);
const model = tf.model({inputs: input, outputs: dense2});

เราเรียก apply() ในแต่ละเลเยอร์เพื่อเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเลเยอร์อื่น ผลลัพธ์ของ apply() ในกรณีนี้คือ SymbolicTensor ซึ่งทำหน้าที่เหมือน Tensor แต่ไม่มีค่าที่เป็นรูปธรรม

โปรดทราบว่าไม่เหมือนกับโมเดลตามลำดับ เราสร้าง SymbolicTensor ผ่าน tf.input() แทนที่จะจัดเตรียม inputShape ให้กับเลเยอร์แรก

apply() ยังสามารถให้ Tensor ที่เป็นรูปธรรมแก่คุณได้ หากคุณส่ง Tensor ที่เป็นรูปธรรมไปให้:

const t = tf.tensor([-2, 1, 0, 5]);
const o = tf.layers.activation({activation: 'relu'}).apply(t);
o.print(); // [0, 1, 0, 5]

สิ่งนี้มีประโยชน์เมื่อทดสอบเลเยอร์แบบแยกเดี่ยวและดูผลลัพธ์

เช่นเดียวกับในโมเดลตามลำดับ คุณสามารถเข้าถึงเลเยอร์ของโมเดลผ่านทาง model.layers และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง model.inputLayers และ model.outputLayers

การตรวจสอบ

ทั้งโมเดลตามลำดับและโมเดลการทำงานเป็นอินสแตนซ์ของคลาส LayersModel ประโยชน์หลักประการหนึ่งของการทำงานกับ LayersModel คือการตรวจสอบความถูกต้อง โดยจะบังคับให้คุณระบุรูปร่างอินพุต และจะใช้ในภายหลังเพื่อตรวจสอบอินพุตของคุณ LayersModel ยังทำการอนุมานรูปร่างอัตโนมัติเมื่อข้อมูลไหลผ่านเลเยอร์ การรู้รูปร่างล่วงหน้าช่วยให้โมเดลสร้างพารามิเตอร์ได้โดยอัตโนมัติ และสามารถบอกคุณได้ว่าเลเยอร์ที่ต่อเนื่องกันสองชั้นเข้ากันไม่ได้หรือไม่

สรุปโมเดล

โทร model.summary() เพื่อพิมพ์ข้อมูลสรุปที่เป็นประโยชน์ของโมเดล ซึ่งประกอบด้วย:

• ชื่อและประเภทของเลเยอร์ทั้งหมดในโมเดล
• รูปร่างผลลัพธ์ของแต่ละชั้น
• จำนวนพารามิเตอร์น้ำหนักของแต่ละชั้น
• หากโมเดลมีโทโพโลยีทั่วไป (ตามที่อธิบายด้านล่าง) อินพุตที่แต่ละเลเยอร์จะได้รับ
• จำนวนพารามิเตอร์ที่สามารถฝึกได้และไม่สามารถฝึกได้ทั้งหมดของโมเดล

สำหรับโมเดลที่เรากำหนดไว้ข้างต้น เราได้รับเอาต์พุตต่อไปนี้บนคอนโซล:

สังเกตค่า null ในรูปร่างเอาต์พุตของเลเยอร์: คำเตือนว่าโมเดลคาดว่าอินพุตจะมีขนาดแบตช์เป็นมิติด้านนอกสุด ซึ่งในกรณีนี้สามารถยืดหยุ่นได้เนื่องจากค่า null

การทำให้เป็นอนุกรม

ข้อดีหลักประการหนึ่งของการใช้ LayersModel บน API ระดับล่างคือความสามารถในการบันทึกและโหลดโมเดล LayersModel รู้เกี่ยวกับ:

• สถาปัตยกรรมของแบบจำลองทำให้คุณสามารถสร้างแบบจำลองขึ้นมาใหม่ได้
• น้ำหนักของแบบจำลอง
• การกำหนดค่าการฝึกอบรม (การสูญเสีย เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพ เมตริก)
• สถานะของเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพทำให้คุณสามารถกลับมาฝึกอบรมต่อได้

หากต้องการบันทึกหรือโหลดโมเดลให้ใช้โค้ดเพียง 1 บรรทัด:

const saveResult = await model.save('localstorage://my-model-1');
const model = await tf.loadLayersModel('localstorage://my-model-1');

ตัวอย่างด้านบนจะบันทึกโมเดลลงในที่จัดเก็บในตัวเครื่องในเบราว์เซอร์ ดู model.save() documentation และคำแนะนำ ในการบันทึกและโหลด สำหรับวิธีบันทึกลงในสื่อต่างๆ (เช่น พื้นที่จัดเก็บไฟล์, IndexedDB , ทริกเกอร์การดาวน์โหลดเบราว์เซอร์ ฯลฯ )

เลเยอร์ที่กำหนดเอง

เลเยอร์เป็นส่วนสำคัญของโมเดล หากโมเดลของคุณกำลังคำนวณแบบกำหนดเอง คุณสามารถกำหนดเลเยอร์แบบกำหนดเองได้ ซึ่งจะโต้ตอบกับเลเยอร์ที่เหลือได้ดี ด้านล่างนี้เรากำหนดเลเยอร์ที่กำหนดเองซึ่งคำนวณผลรวมของกำลังสอง:

class SquaredSumLayer extends tf.layers.Layer {
 constructor() {
   super({});
 }
 // In this case, the output is a scalar.
 computeOutputShape(inputShape) { return []; }

 // call() is where we do the computation.
 call(input, kwargs) { return input.square().sum();}

 // Every layer needs a unique name.
 getClassName() { return 'SquaredSum'; }
}

เพื่อทดสอบ เราสามารถเรียกเมธอด apply() ด้วยเทนเซอร์ที่เป็นรูปธรรม:

const t = tf.tensor([-2, 1, 0, 5]);
const o = new SquaredSumLayer().apply(t);
o.print(); // prints 30

สิ่งสำคัญ: หากคุณเพิ่มเลเยอร์ที่กำหนดเอง คุณจะสูญเสียความสามารถในการซีเรียลไลซ์โมเดล

การสร้างโมเดลด้วย Core API

ในตอนต้นของคู่มือนี้ เราได้กล่าวไว้ว่ามีสองวิธีในการสร้างโมเดลแมชชีนเลิร์นนิงใน TensorFlow.js

หลักการทั่วไปคือพยายามใช้ Layers API ก่อนเสมอ เนื่องจากได้รับการออกแบบตาม Keras API ที่ได้รับการยอมรับอย่างดี ซึ่งเป็นไปตาม แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดและลดภาระการรับรู้ Layers API ยังนำเสนอโซลูชันที่มีอยู่ทั่วไปมากมาย เช่น การเริ่มต้นน้ำหนัก การทำให้เป็นอนุกรมของโมเดล การฝึกอบรมการตรวจสอบ ความสะดวกในการพกพา และการตรวจสอบความปลอดภัย

คุณอาจต้องการใช้ Core API ทุกครั้ง:

• คุณต้องการความยืดหยุ่นหรือการควบคุมสูงสุด
• คุณไม่จำเป็นต้องทำให้เป็นอนุกรม หรือใช้ตรรกะการทำให้เป็นอนุกรมของคุณเองได้

โมเดลใน Core API เป็นเพียงฟังก์ชันที่รับ Tensors อย่างน้อย 1 ตัวและส่งคืน Tensor โมเดลเดียวกันกับที่เขียนไว้ข้างต้นโดยใช้ Core API มีลักษณะดังนี้:

// The weights and biases for the two dense layers.
const w1 = tf.variable(tf.randomNormal([784, 32]));
const b1 = tf.variable(tf.randomNormal([32]));
const w2 = tf.variable(tf.randomNormal([32, 10]));
const b2 = tf.variable(tf.randomNormal([10]));

function model(x) {
  return x.matMul(w1).add(b1).relu().matMul(w2).add(b2).softmax();
}

โปรดทราบว่าใน Core API เรามีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างและเริ่มต้นน้ำหนักของโมเดล ทุกน้ำหนักได้รับการสนับสนุนโดย Variable ซึ่งจะส่งสัญญาณไปยัง TensorFlow.js ว่าเทนเซอร์เหล่านี้สามารถเรียนรู้ได้ คุณสามารถสร้าง Variable โดยใช้ tf.variable() และส่งผ่าน Tensor ที่มีอยู่

ในคู่มือนี้ คุณได้ทำความคุ้นเคยกับวิธีต่างๆ ในการสร้างโมเดลโดยใช้เลเยอร์และ Core API จากนั้น ดูคำแนะนำ โมเดลการฝึก สำหรับวิธีฝึกโมเดล