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Panoramica
TFL Premade aggregati modelli funzione sono modi facili e veloci per costruire TFL tf.keras.model istanze per l'apprendimento di funzioni di aggregazione complesse. Questa guida delinea i passaggi necessari per costruire un modello di funzione aggregata prefabbricato TFL e addestrarlo/testarlo.
Impostare
Installazione del pacchetto TF Lattice:
pip install -q tensorflow-lattice pydot
Importazione dei pacchetti richiesti:
import tensorflow as tf
import collections
import logging
import numpy as np
import pandas as pd
import sys
import tensorflow_lattice as tfl
logging.disable(sys.maxsize)
Download del set di dati di Puzzle:
train_dataframe = pd.read_csv(
'https://raw.githubusercontent.com/wbakst/puzzles_data/master/train.csv')
train_dataframe.head()
test_dataframe = pd.read_csv(
'https://raw.githubusercontent.com/wbakst/puzzles_data/master/test.csv')
test_dataframe.head()
Estrai e converti funzioni ed etichette
# Features:
# - star_rating rating out of 5 stars (1-5)
# - word_count number of words in the review
# - is_amazon 1 = reviewed on amazon; 0 = reviewed on artifact website
# - includes_photo if the review includes a photo of the puzzle
# - num_helpful number of people that found this review helpful
# - num_reviews total number of reviews for this puzzle (we construct)
#
# This ordering of feature names will be the exact same order that we construct
# our model to expect.
feature_names = [
'star_rating', 'word_count', 'is_amazon', 'includes_photo', 'num_helpful',
'num_reviews'
]
def extract_features(dataframe, label_name):
# First we extract flattened features.
flattened_features = {
feature_name: dataframe[feature_name].values.astype(float)
for feature_name in feature_names[:-1]
}
# Construct mapping from puzzle name to feature.
star_rating = collections.defaultdict(list)
word_count = collections.defaultdict(list)
is_amazon = collections.defaultdict(list)
includes_photo = collections.defaultdict(list)
num_helpful = collections.defaultdict(list)
labels = {}
# Extract each review.
for i in range(len(dataframe)):
row = dataframe.iloc[i]
puzzle_name = row['puzzle_name']
star_rating[puzzle_name].append(float(row['star_rating']))
word_count[puzzle_name].append(float(row['word_count']))
is_amazon[puzzle_name].append(float(row['is_amazon']))
includes_photo[puzzle_name].append(float(row['includes_photo']))
num_helpful[puzzle_name].append(float(row['num_helpful']))
labels[puzzle_name] = float(row[label_name])
# Organize data into list of list of features.
names = list(star_rating.keys())
star_rating = [star_rating[name] for name in names]
word_count = [word_count[name] for name in names]
is_amazon = [is_amazon[name] for name in names]
includes_photo = [includes_photo[name] for name in names]
num_helpful = [num_helpful[name] for name in names]
num_reviews = [[len(ratings)] * len(ratings) for ratings in star_rating]
labels = [labels[name] for name in names]
# Flatten num_reviews
flattened_features['num_reviews'] = [len(reviews) for reviews in num_reviews]
# Convert data into ragged tensors.
star_rating = tf.ragged.constant(star_rating)
word_count = tf.ragged.constant(word_count)
is_amazon = tf.ragged.constant(is_amazon)
includes_photo = tf.ragged.constant(includes_photo)
num_helpful = tf.ragged.constant(num_helpful)
num_reviews = tf.ragged.constant(num_reviews)
labels = tf.constant(labels)
# Now we can return our extracted data.
return (star_rating, word_count, is_amazon, includes_photo, num_helpful,
num_reviews), labels, flattened_features
train_xs, train_ys, flattened_features = extract_features(train_dataframe, 'Sales12-18MonthsAgo')
test_xs, test_ys, _ = extract_features(test_dataframe, 'SalesLastSixMonths')
# Let's define our label minimum and maximum.
min_label, max_label = float(np.min(train_ys)), float(np.max(train_ys))
min_label, max_label = float(np.min(train_ys)), float(np.max(train_ys))
Impostazione dei valori predefiniti utilizzati per l'allenamento in questa guida:
LEARNING_RATE = 0.1
BATCH_SIZE = 128
NUM_EPOCHS = 500
MIDDLE_DIM = 3
MIDDLE_LATTICE_SIZE = 2
MIDDLE_KEYPOINTS = 16
OUTPUT_KEYPOINTS = 8
Configurazioni delle funzioni
Calibrazione delle funzioni e configurazioni per-feature vengono impostati tramite tfl.configs.FeatureConfig . Le configurazioni delle funzioni contengono vincoli di monotonia, per-feature regolarizzazione (vedi tfl.configs.RegularizerConfig ), e le dimensioni del reticolo di modelli reticolari.
Nota che dobbiamo specificare completamente la configurazione della funzione per qualsiasi funzione che vogliamo che il nostro modello riconosca. Altrimenti il modello non avrà modo di sapere che esiste tale caratteristica. Per i modelli di aggregazione, queste funzionalità verranno automaticamente considerate e gestite correttamente come irregolari.
Calcola quantili
Sebbene l'impostazione predefinita per pwl_calibration_input_keypoints in tfl.configs.FeatureConfig è 'quantili', per i modelli predefiniti dobbiamo definire manualmente i punti chiave di ingresso. Per fare ciò, definiamo prima la nostra funzione di supporto per il calcolo dei quantili.
def compute_quantiles(features,
num_keypoints=10,
clip_min=None,
clip_max=None,
missing_value=None):
# Clip min and max if desired.
if clip_min is not None:
features = np.maximum(features, clip_min)
features = np.append(features, clip_min)
if clip_max is not None:
features = np.minimum(features, clip_max)
features = np.append(features, clip_max)
# Make features unique.
unique_features = np.unique(features)
# Remove missing values if specified.
if missing_value is not None:
unique_features = np.delete(unique_features,
np.where(unique_features == missing_value))
# Compute and return quantiles over unique non-missing feature values.
return np.quantile(
unique_features,
np.linspace(0., 1., num=num_keypoints),
interpolation='nearest').astype(float)
Definire le nostre configurazioni delle funzionalità
Ora che possiamo calcolare i nostri quantili, definiamo una configurazione di funzionalità per ogni caratteristica che vogliamo che il nostro modello prenda come input.
# Feature configs are used to specify how each feature is calibrated and used.
feature_configs = [
tfl.configs.FeatureConfig(
name='star_rating',
lattice_size=2,
monotonicity='increasing',
pwl_calibration_num_keypoints=5,
pwl_calibration_input_keypoints=compute_quantiles(
flattened_features['star_rating'], num_keypoints=5),
),
tfl.configs.FeatureConfig(
name='word_count',
lattice_size=2,
monotonicity='increasing',
pwl_calibration_num_keypoints=5,
pwl_calibration_input_keypoints=compute_quantiles(
flattened_features['word_count'], num_keypoints=5),
),
tfl.configs.FeatureConfig(
name='is_amazon',
lattice_size=2,
num_buckets=2,
),
tfl.configs.FeatureConfig(
name='includes_photo',
lattice_size=2,
num_buckets=2,
),
tfl.configs.FeatureConfig(
name='num_helpful',
lattice_size=2,
monotonicity='increasing',
pwl_calibration_num_keypoints=5,
pwl_calibration_input_keypoints=compute_quantiles(
flattened_features['num_helpful'], num_keypoints=5),
# Larger num_helpful indicating more trust in star_rating.
reflects_trust_in=[
tfl.configs.TrustConfig(
feature_name="star_rating", trust_type="trapezoid"),
],
),
tfl.configs.FeatureConfig(
name='num_reviews',
lattice_size=2,
monotonicity='increasing',
pwl_calibration_num_keypoints=5,
pwl_calibration_input_keypoints=compute_quantiles(
flattened_features['num_reviews'], num_keypoints=5),
)
]
Modello di funzione aggregata
Per costruire un modello premade TFL, prima di costruire una configurazione modello da tfl.configs . Un modello funzione di aggregazione è costruito utilizzando il tfl.configs.AggregateFunctionConfig . Applica la calibrazione lineare a tratti e categoriale, seguita da un modello reticolare su ciascuna dimensione dell'input irregolare. Quindi applica un livello di aggregazione sull'output per ogni dimensione. Questo è quindi seguito da una calibrazione lineare a tratti dell'uscita opzionale.
# Model config defines the model structure for the aggregate function model.
aggregate_function_model_config = tfl.configs.AggregateFunctionConfig(
feature_configs=feature_configs,
middle_dimension=MIDDLE_DIM,
middle_lattice_size=MIDDLE_LATTICE_SIZE,
middle_calibration=True,
middle_calibration_num_keypoints=MIDDLE_KEYPOINTS,
middle_monotonicity='increasing',
output_min=min_label,
output_max=max_label,
output_calibration=True,
output_calibration_num_keypoints=OUTPUT_KEYPOINTS,
output_initialization=np.linspace(
min_label, max_label, num=OUTPUT_KEYPOINTS))
# An AggregateFunction premade model constructed from the given model config.
aggregate_function_model = tfl.premade.AggregateFunction(
aggregate_function_model_config)
# Let's plot our model.
tf.keras.utils.plot_model(
aggregate_function_model, show_layer_names=False, rankdir='LR')
L'output di ogni livello di aggregazione è l'output medio di un reticolo calibrato sugli input irregolari. Ecco il modello utilizzato all'interno del primo livello di aggregazione:
aggregation_layers = [
layer for layer in aggregate_function_model.layers
if isinstance(layer, tfl.layers.Aggregation)
]
tf.keras.utils.plot_model(
aggregation_layers[0].model, show_layer_names=False, rankdir='LR')
Ora, come con qualsiasi altro tf.keras.Model , compiliamo e montare il modello per i nostri dati.
aggregate_function_model.compile(
loss='mae',
optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(LEARNING_RATE))
aggregate_function_model.fit(
train_xs, train_ys, epochs=NUM_EPOCHS, batch_size=BATCH_SIZE, verbose=False)
<tensorflow.python.keras.callbacks.History at 0x7fee7d3033c8>
Dopo aver addestrato il nostro modello, possiamo valutarlo sul nostro set di prova.
print('Test Set Evaluation...')
print(aggregate_function_model.evaluate(test_xs, test_ys))
Test Set Evaluation... 7/7 [==============================] - 2s 3ms/step - loss: 53.4633 53.4632682800293