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Firmas en TensorFlow Lite

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TensorFlow Lite admite la conversión de las especificaciones de entrada / salida del modelo de TensorFlow a modelos de TensorFlow Lite. Las especificaciones de entrada / salida se denominan "firmas". Las firmas se pueden especificar al construir un modelo guardado o al crear funciones concretas.

Las firmas en TensorFlow Lite proporcionan las siguientes características:

  • Especifican las entradas y salidas del modelo de TensorFlow Lite convertido respetando las firmas del modelo de TensorFlow.
  • Permita que un solo modelo de TensorFlow Lite admita varios puntos de entrada.

La firma se compone de tres piezas:

  • Entradas: mapee las entradas desde el nombre de la entrada en la firma hasta un tensor de entrada.
  • Salidas: Mapa para el mapeo de salida desde el nombre de salida en la firma hasta un tensor de salida.
  • Clave de firma: nombre que identifica un punto de entrada del gráfico.

Configuración

import tensorflow as tf

Modelo de ejemplo

Digamos que tenemos dos tareas, por ejemplo, codificar y decodificar, como modelo de TensorFlow:

class Model(tf.Module):

  @tf.function(input_signature=[tf.TensorSpec(shape=[None], dtype=tf.float32)])
  def encode(self, x):
    result = tf.strings.as_string(x)
    return {
         "encoded_result": result
    }

  @tf.function(input_signature=[tf.TensorSpec(shape=[None], dtype=tf.string)])
  def decode(self, x):
    result = tf.strings.to_number(x)
    return {
         "decoded_result": result
    }

En cuanto a la firma, el modelo de TensorFlow anterior se puede resumir de la siguiente manera:

  • Firma

    • Clave: codificar
    • Entradas: {"x"}
    • Salida: {"encoded_result"}
  • Firma

    • Clave: decodificar
    • Entradas: {"x"}
    • Salida: {"decoded_result"}

Convertir un modelo con firmas

Las API del convertidor de TensorFlow Lite traerán la información de la firma anterior al modelo convertido de TensorFlow Lite.

Esta función de conversión está disponible en todas las API de conversión a partir de la versión 2.7.0 de TensorFlow. Ver ejemplos de usos.

Desde modelo guardado

model = Model()

# Save the model
SAVED_MODEL_PATH = 'content/saved_models/coding'

tf.saved_model.save(
    model, SAVED_MODEL_PATH,
    signatures={
      'encode': model.encode.get_concrete_function(),
      'decode': model.decode.get_concrete_function()
    })

# Convert the saved model using TFLiteConverter
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_saved_model(SAVED_MODEL_PATH)
converter.target_spec.supported_ops = [
    tf.lite.OpsSet.TFLITE_BUILTINS,  # enable TensorFlow Lite ops.
    tf.lite.OpsSet.SELECT_TF_OPS  # enable TensorFlow ops.
]
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)
signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
2021-11-15 12:17:48.388332: W tensorflow/python/util/util.cc:368] Sets are not currently considered sequences, but this may change in the future, so consider avoiding using them.
INFO:tensorflow:Assets written to: content/saved_models/coding/assets
2021-11-15 12:17:48.727484: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:48.727522: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
2021-11-15 12:17:48.727529: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:372] Ignored change_concat_input_ranges.
2021-11-15 12:17:48.767576: W tensorflow/compiler/mlir/lite/flatbuffer_export.cc:1891] TFLite interpreter needs to link Flex delegate in order to run the model since it contains the following Select TFop(s):
Flex ops: FlexAsString, FlexStringToNumber
Details:
    tf.AsString(tensor<?xf32>) -> (tensor<?x!tf_type.string>) : {device = "", fill = "", precision = -1 : i64, scientific = false, shortest = false, width = -1 : i64}
    tf.StringToNumber(tensor<?x!tf_type.string>) -> (tensor<?xf32>) : {device = "", out_type = f32}
See instructions: https://www.tensorflow.org/lite/guide/ops_select
{'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
INFO: Created TensorFlow Lite delegate for select TF ops.
INFO: TfLiteFlexDelegate delegate: 1 nodes delegated out of 1 nodes with 1 partitions.

Desde Keras Model

# Generate a Keras model.
keras_model = tf.keras.Sequential(
    [
        tf.keras.layers.Dense(2, input_dim=4, activation='relu', name='x'),
        tf.keras.layers.Dense(1, activation='relu', name='output'),
    ]
)

# Convert the keras model using TFLiteConverter.
# Keras model converter API uses the default signature automatically.
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_keras_model(keras_model)
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)

signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmplhr7j714/assets
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmplhr7j714/assets
2021-11-15 12:17:49.368226: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:49.368264: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
{'serving_default': {'inputs': ['x_input'], 'outputs': ['output']} }

De funciones concretas

model = Model()

# Convert the concrete functions using TFLiteConverter
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_concrete_functions(
    [model.encode.get_concrete_function(),
     model.decode.get_concrete_function()], model)
converter.target_spec.supported_ops = [
    tf.lite.OpsSet.TFLITE_BUILTINS,  # enable TensorFlow Lite ops.
    tf.lite.OpsSet.SELECT_TF_OPS  # enable TensorFlow ops.
]
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)
signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmpc14_l70o/assets
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmpc14_l70o/assets
2021-11-15 12:17:49.538814: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:49.538850: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
{'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
2021-11-15 12:17:49.572773: W tensorflow/compiler/mlir/lite/flatbuffer_export.cc:1891] TFLite interpreter needs to link Flex delegate in order to run the model since it contains the following Select TFop(s):
Flex ops: FlexAsString, FlexStringToNumber
Details:
    tf.AsString(tensor<?xf32>) -> (tensor<?x!tf_type.string>) : {device = "", fill = "", precision = -1 : i64, scientific = false, shortest = false, width = -1 : i64}
    tf.StringToNumber(tensor<?x!tf_type.string>) -> (tensor<?xf32>) : {device = "", out_type = f32}
See instructions: https://www.tensorflow.org/lite/guide/ops_select

Ejecutar firmas

Las API de inferencia de TensorFlow admiten las ejecuciones basadas en firmas:

  • Accediendo a los tensores de entrada / salida a través de los nombres de las entradas y salidas, especificados por la firma.
  • Ejecutar cada punto de entrada del gráfico por separado, identificado por la clave de firma.
  • Soporte para el procedimiento de inicialización del modelo guardado.

Los enlaces de lenguaje Java, C ++ y Python están disponibles actualmente. Vea el ejemplo de las secciones siguientes.

Java

try (Interpreter interpreter = new Interpreter(file_of_tensorflowlite_model)) {
  // Run encoding signature.
  Map<String, Object> inputs = new HashMap<>();
  inputs.put("x", input);
  Map<String, Object> outputs = new HashMap<>();
  outputs.put("encoded_result", encoded_result);
  interpreter.runSignature(inputs, outputs, "encode");

  // Run decoding signature.
  Map<String, Object> inputs = new HashMap<>();
  inputs.put("x", encoded_result);
  Map<String, Object> outputs = new HashMap<>();
  outputs.put("decoded_result", decoded_result);
  interpreter.runSignature(inputs, outputs, "decode");
}

C ++

SignatureRunner* encode_runner =
    interpreter->GetSignatureRunner("encode");
encode_runner->ResizeInputTensor("x", {100});
encode_runner->AllocateTensors();

TfLiteTensor* input_tensor = encode_runner->input_tensor("x");
float* input = input_tensor->data.f;
// Fill `input`.

encode_runner->Invoke();

const TfLiteTensor* output_tensor = encode_runner->output_tensor(
    "encoded_result");
float* output = output_tensor->data.f;
// Access `output`.

Pitón

# Load the TFLite model in TFLite Interpreter
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)

# Print the signatures from the converted model
signatures = interpreter.get_signature_list()
print('Signature:', signatures)

# encode and decode are callable with input as arguments.
encode = interpreter.get_signature_runner('encode')
decode = interpreter.get_signature_runner('decode')

# 'encoded' and 'decoded' are dictionaries with all outputs from the inference.
input = tf.constant([1, 2, 3], dtype=tf.float32)
print('Input:', input)
encoded = encode(x=input)
print('Encoded result:', encoded)
decoded = decode(x=encoded['encoded_result'])
print('Decoded result:', decoded)
Signature: {'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
Input: tf.Tensor([1. 2. 3.], shape=(3,), dtype=float32)
Encoded result: {'encoded_result': array([b'1.000000', b'2.000000', b'3.000000'], dtype=object)}
Decoded result: {'decoded_result': array([1., 2., 3.], dtype=float32)}

Limitaciones conocidas

  • Como el intérprete de TFLite no garantiza la seguridad de los subprocesos, los corredores de firmas del mismo intérprete no se ejecutarán al mismo tiempo.
  • El soporte para C / iOS / Swift aún no está disponible.

Actualizaciones

  • Versión 2.7
    • Se implementa la función de firma múltiple.
    • Todas las API de conversión de la versión dos generan modelos de TensorFlow Lite habilitados para firmas.
  • Versión 2.5
    • Característica de la firma está disponible a través de la from_saved_model API convertidor.