Keras

W&B を使用して、機械学習の 実験管理 、 データセット の バージョン管理 、および プロジェクト の共同作業を行いましょう。

この Colabノートブック では WandbMetricsLogger コールバック を紹介します。この コールバック を 実験管理 に活用してください。トレーニングと検証の メトリクス を、システム メトリクス と共に W&B に ログ 記録します。

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セットアップとインストール

まず、最新バージョンの W&B をインストールします。その後、この Colab インスタンスで W&B を使用するための認証を行います。

pip install -qq -U wandb

import os
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras import layers
from tensorflow.keras import models
import tensorflow_datasets as tfds

# W&B 関連のインポート
import wandb
from wandb.integration.keras import WandbMetricsLogger

W&B を初めて使用する場合、またはログインしていない場合は、 wandb.login() を実行した後に表示されるリンクからサインアップ/ログインページに移動できます。無料アカウント への登録は数クリックで簡単に行えます。

wandb.login()

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ハイパーパラメーター

再現可能な 機械学習 のためには、適切な設定（config）システムを使用することが推奨されるベストプラクティスです。W&B を使用して、すべての 実験 の ハイパーパラメーター を追跡できます。この Colab では、シンプルな Python の dict を設定システムとして使用します。

configs = dict(
    num_classes=10,
    shuffle_buffer=1024,
    batch_size=64,
    image_size=28,
    image_channels=1,
    earlystopping_patience=3,
    learning_rate=1e-3,
    epochs=10,
)

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データセット

この Colab では、TensorFlow Dataset カタログの Fashion-MNIST データセット を使用します。TensorFlow/Keras を用いたシンプルな 画像分類 パイプライン を構築することを目指します。

train_ds, valid_ds = tfds.load("fashion_mnist", split=["train", "test"])

AUTOTUNE = tf.data.AUTOTUNE


def parse_data(example):
    # 画像を取得
    image = example["image"]
    # image = tf.image.convert_image_dtype(image, dtype=tf.float32)

    # ラベルを取得
    label = example["label"]
    label = tf.one_hot(label, depth=configs["num_classes"])

    return image, label


def get_dataloader(ds, configs, dataloader_type="train"):
    dataloader = ds.map(parse_data, num_parallel_calls=AUTOTUNE)

    if dataloader_type == "train":
        dataloader = dataloader.shuffle(configs["shuffle_buffer"])

    dataloader = dataloader.batch(configs["batch_size"]).prefetch(AUTOTUNE)

    return dataloader

trainloader = get_dataloader(train_ds, configs)
validloader = get_dataloader(valid_ds, configs, dataloader_type="valid")

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モデル

def get_model(configs):
    backbone = tf.keras.applications.mobilenet_v2.MobileNetV2(
        weights="imagenet", include_top=False
    )
    backbone.trainable = False

    inputs = layers.Input(
        shape=(configs["image_size"], configs["image_size"], configs["image_channels"])
    )
    resize = layers.Resizing(32, 32)(inputs)
    neck = layers.Conv2D(3, (3, 3), padding="same")(resize)
    preprocess_input = tf.keras.applications.mobilenet.preprocess_input(neck)
    x = backbone(preprocess_input)
    x = layers.GlobalAveragePooling2D()(x)
    outputs = layers.Dense(configs["num_classes"], activation="softmax")(x)

    return models.Model(inputs=inputs, outputs=outputs)

tf.keras.backend.clear_session()
model = get_model(configs)
model.summary()

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モデルのコンパイル

model.compile(
    optimizer="adam",
    loss="categorical_crossentropy",
    metrics=[
        "accuracy",
        tf.keras.metrics.TopKCategoricalAccuracy(k=5, name="top@5_accuracy"),
    ],
)

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トレーニング

# W&B Run を初期化
run = wandb.init(project="intro-keras", config=configs)

# モデルのトレーニング
model.fit(
    trainloader,
    epochs=configs["epochs"],
    validation_data=validloader,
    callbacks=[
        WandbMetricsLogger(log_freq=10)
    ],  # ここで WandbMetricsLogger を使用していることに注目してください
)

# W&B Run を終了
run.finish()