[解決済み] 学習後のモデルを保存・復元する方法は？
2022-03-15 17:47:20
質問
Tensorflowでモデルを学習させた後。
- 学習したモデルはどのように保存するのですか？
- この保存したモデルを後で復元するには？
解決方法は？
Tensorflow 2 ドキュメント
チェックポイントの保存
からの転用 ドキュメント
# -------------------------
# ----- Toy Context -----
# -------------------------
import tensorflow as tf
class Net(tf.keras.Model):
"""A simple linear model."""
def __init__(self):
super(Net, self).__init__()
self.l1 = tf.keras.layers.Dense(5)
def call(self, x):
return self.l1(x)
def toy_dataset():
inputs = tf.range(10.0)[:, None]
labels = inputs * 5.0 + tf.range(5.0)[None, :]
return (
tf.data.Dataset.from_tensor_slices(dict(x=inputs, y=labels)).repeat().batch(2)
)
def train_step(net, example, optimizer):
"""Trains `net` on `example` using `optimizer`."""
with tf.GradientTape() as tape:
output = net(example["x"])
loss = tf.reduce_mean(tf.abs(output - example["y"]))
variables = net.trainable_variables
gradients = tape.gradient(loss, variables)
optimizer.apply_gradients(zip(gradients, variables))
return loss
# ----------------------------
# ----- Create Objects -----
# ----------------------------
net = Net()
opt = tf.keras.optimizers.Adam(0.1)
dataset = toy_dataset()
iterator = iter(dataset)
ckpt = tf.train.Checkpoint(
step=tf.Variable(1), optimizer=opt, net=net, iterator=iterator
)
manager = tf.train.CheckpointManager(ckpt, "./tf_ckpts", max_to_keep=3)
# ----------------------------
# ----- Train and Save -----
# ----------------------------
ckpt.restore(manager.latest_checkpoint)
if manager.latest_checkpoint:
print("Restored from {}".format(manager.latest_checkpoint))
else:
print("Initializing from scratch.")
for _ in range(50):
example = next(iterator)
loss = train_step(net, example, opt)
ckpt.step.assign_add(1)
if int(ckpt.step) % 10 == 0:
save_path = manager.save()
print("Saved checkpoint for step {}: {}".format(int(ckpt.step), save_path))
print("loss {:1.2f}".format(loss.numpy()))
# ---------------------
# ----- Restore -----
# ---------------------
# In another script, re-initialize objects
opt = tf.keras.optimizers.Adam(0.1)
net = Net()
dataset = toy_dataset()
iterator = iter(dataset)
ckpt = tf.train.Checkpoint(
step=tf.Variable(1), optimizer=opt, net=net, iterator=iterator
)
manager = tf.train.CheckpointManager(ckpt, "./tf_ckpts", max_to_keep=3)
# Re-use the manager code above ^
ckpt.restore(manager.latest_checkpoint)
if manager.latest_checkpoint:
print("Restored from {}".format(manager.latest_checkpoint))
else:
print("Initializing from scratch.")
for _ in range(50):
example = next(iterator)
# Continue training or evaluate etc.
その他のリンク
-
に関する網羅的で有用なチュートリアルです。
saved_model-> https://www.tensorflow.org/guide/saved_model -
keras保存モデル詳細ガイド -> https://www.tensorflow.org/guide/keras/save_and_serialize
チェックポイントは、モデルで使用されるすべてのパラメータ（tf.Variableオブジェクト）の正確な値を取得します。 チェックポイントには、モデルで定義された計算の記述は含まれません。 したがって、保存されたパラメータ値を使用するソースコードが利用可能である場合にのみ、一般的に有用です。
一方、SavedModel フォーマットは モデルによって定義された計算のシリアル化された記述が含まれています。 に加えて、パラメータの値（チェックポイント）を指定します。この形式のモデルは 独立 モデルを作成したソースコードから そのため、TensorFlow Serving、TensorFlow Lite、TensorFlow.js、あるいは他のプログラミング言語によるプログラム（C、C++、Java、Go、Rust、C#などのTensorFlow API）による展開に適しています。
(ハイライトは私自身のものです)
Tensorflow < 2
ドキュメントから
保存
# Create some variables.
v1 = tf.get_variable("v1", shape=[3], initializer = tf.zeros_initializer)
v2 = tf.get_variable("v2", shape=[5], initializer = tf.zeros_initializer)
inc_v1 = v1.assign(v1+1)
dec_v2 = v2.assign(v2-1)
# Add an op to initialize the variables.
init_op = tf.global_variables_initializer()
# Add ops to save and restore all the variables.
saver = tf.train.Saver()
# Later, launch the model, initialize the variables, do some work, and save the
# variables to disk.
with tf.Session() as sess:
sess.run(init_op)
# Do some work with the model.
inc_v1.op.run()
dec_v2.op.run()
# Save the variables to disk.
save_path = saver.save(sess, "/tmp/model.ckpt")
print("Model saved in path: %s" % save_path)
リストア
tf.reset_default_graph()
# Create some variables.
v1 = tf.get_variable("v1", shape=[3])
v2 = tf.get_variable("v2", shape=[5])
# Add ops to save and restore all the variables.
saver = tf.train.Saver()
# Later, launch the model, use the saver to restore variables from disk, and
# do some work with the model.
with tf.Session() as sess:
# Restore variables from disk.
saver.restore(sess, "/tmp/model.ckpt")
print("Model restored.")
# Check the values of the variables
print("v1 : %s" % v1.eval())
print("v2 : %s" % v2.eval())
simple_save
多くの良い回答がありましたが、念のため、私の2セントを追加します。
シンプルセーブ
. を使用したスタンドアロンコード例もあります。
tf.data.Dataset
APIを使用します。
Python 3 ; Tensorflow 1.14
import tensorflow as tf
from tensorflow.saved_model import tag_constants
with tf.Graph().as_default():
with tf.Session() as sess:
...
# Saving
inputs = {
"batch_size_placeholder": batch_size_placeholder,
"features_placeholder": features_placeholder,
"labels_placeholder": labels_placeholder,
}
outputs = {"prediction": model_output}
tf.saved_model.simple_save(
sess, 'path/to/your/location/', inputs, outputs
)
リストアする。
graph = tf.Graph()
with restored_graph.as_default():
with tf.Session() as sess:
tf.saved_model.loader.load(
sess,
[tag_constants.SERVING],
'path/to/your/location/',
)
batch_size_placeholder = graph.get_tensor_by_name('batch_size_placeholder:0')
features_placeholder = graph.get_tensor_by_name('features_placeholder:0')
labels_placeholder = graph.get_tensor_by_name('labels_placeholder:0')
prediction = restored_graph.get_tensor_by_name('dense/BiasAdd:0')
sess.run(prediction, feed_dict={
batch_size_placeholder: some_value,
features_placeholder: some_other_value,
labels_placeholder: another_value
})
スタンドアローンの例
以下のコードは、デモのためにランダムなデータを生成しています。
-
まず、プレースホルダーを作成します。これらは実行時にデータを保持する。これらから
Datasetで、そのIterator. イテレータの生成したテンソルであるinput_tensorこれは我々のモデルの入力となる。 -
モデル自体は
input_tensorGRU ベースの双方向 RNN と密な分類器です。なぜなら、なぜそうしないのか。 -
損失は
softmax_cross_entropy_with_logitsで最適化されています。Adam. 2回のエポック（2バッチずつ）の後，quot;trained" のモデルをtf.saved_model.simple_save. このコードをそのまま実行すると、モデルは次のようなフォルダに保存されます。simple/を現在の作業ディレクトリにコピーしてください。 -
新しいグラフで、次に保存したモデルを復元するために
tf.saved_model.loader.load. プレースホルダとロジットを取得するにはgraph.get_tensor_by_nameと、そのIteratorによる初期化操作graph.get_operation_by_name. - 最後に、データセットの両方のバッチに対して推論を実行し、保存されたモデルと復元されたモデルが両方とも同じ値をもたらすことをチェックします。結果は同じです。
コード
import os
import shutil
import numpy as np
import tensorflow as tf
from tensorflow.python.saved_model import tag_constants
def model(graph, input_tensor):
"""Create the model which consists of
a bidirectional rnn (GRU(10)) followed by a dense classifier
Args:
graph (tf.Graph): Tensors' graph
input_tensor (tf.Tensor): Tensor fed as input to the model
Returns:
tf.Tensor: the model's output layer Tensor
"""
cell = tf.nn.rnn_cell.GRUCell(10)
with graph.as_default():
((fw_outputs, bw_outputs), (fw_state, bw_state)) = tf.nn.bidirectional_dynamic_rnn(
cell_fw=cell,
cell_bw=cell,
inputs=input_tensor,
sequence_length=[10] * 32,
dtype=tf.float32,
swap_memory=True,
scope=None)
outputs = tf.concat((fw_outputs, bw_outputs), 2)
mean = tf.reduce_mean(outputs, axis=1)
dense = tf.layers.dense(mean, 5, activation=None)
return dense
def get_opt_op(graph, logits, labels_tensor):
"""Create optimization operation from model's logits and labels
Args:
graph (tf.Graph): Tensors' graph
logits (tf.Tensor): The model's output without activation
labels_tensor (tf.Tensor): Target labels
Returns:
tf.Operation: the operation performing a stem of Adam optimizer
"""
with graph.as_default():
with tf.variable_scope('loss'):
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(
logits=logits, labels=labels_tensor, name='xent'),
name="mean-xent"
)
with tf.variable_scope('optimizer'):
opt_op = tf.train.AdamOptimizer(1e-2).minimize(loss)
return opt_op
if __name__ == '__main__':
# Set random seed for reproducibility
# and create synthetic data
np.random.seed(0)
features = np.random.randn(64, 10, 30)
labels = np.eye(5)[np.random.randint(0, 5, (64,))]
graph1 = tf.Graph()
with graph1.as_default():
# Random seed for reproducibility
tf.set_random_seed(0)
# Placeholders
batch_size_ph = tf.placeholder(tf.int64, name='batch_size_ph')
features_data_ph = tf.placeholder(tf.float32, [None, None, 30], 'features_data_ph')
labels_data_ph = tf.placeholder(tf.int32, [None, 5], 'labels_data_ph')
# Dataset
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((features_data_ph, labels_data_ph))
dataset = dataset.batch(batch_size_ph)
iterator = tf.data.Iterator.from_structure(dataset.output_types, dataset.output_shapes)
dataset_init_op = iterator.make_initializer(dataset, name='dataset_init')
input_tensor, labels_tensor = iterator.get_next()
# Model
logits = model(graph1, input_tensor)
# Optimization
opt_op = get_opt_op(graph1, logits, labels_tensor)
with tf.Session(graph=graph1) as sess:
# Initialize variables
tf.global_variables_initializer().run(session=sess)
for epoch in range(3):
batch = 0
# Initialize dataset (could feed epochs in Dataset.repeat(epochs))
sess.run(
dataset_init_op,
feed_dict={
features_data_ph: features,
labels_data_ph: labels,
batch_size_ph: 32
})
values = []
while True:
try:
if epoch < 2:
# Training
_, value = sess.run([opt_op, logits])
print('Epoch {}, batch {} | Sample value: {}'.format(epoch, batch, value[0]))
batch += 1
else:
# Final inference
values.append(sess.run(logits))
print('Epoch {}, batch {} | Final inference | Sample value: {}'.format(epoch, batch, values[-1][0]))
batch += 1
except tf.errors.OutOfRangeError:
break
# Save model state
print('\nSaving...')
cwd = os.getcwd()
path = os.path.join(cwd, 'simple')
shutil.rmtree(path, ignore_errors=True)
inputs_dict = {
"batch_size_ph": batch_size_ph,
"features_data_ph": features_data_ph,
"labels_data_ph": labels_data_ph
}
outputs_dict = {
"logits": logits
}
tf.saved_model.simple_save(
sess, path, inputs_dict, outputs_dict
)
print('Ok')
# Restoring
graph2 = tf.Graph()
with graph2.as_default():
with tf.Session(graph=graph2) as sess:
# Restore saved values
print('\nRestoring...')
tf.saved_model.loader.load(
sess,
[tag_constants.SERVING],
path
)
print('Ok')
# Get restored placeholders
labels_data_ph = graph2.get_tensor_by_name('labels_data_ph:0')
features_data_ph = graph2.get_tensor_by_name('features_data_ph:0')
batch_size_ph = graph2.get_tensor_by_name('batch_size_ph:0')
# Get restored model output
restored_logits = graph2.get_tensor_by_name('dense/BiasAdd:0')
# Get dataset initializing operation
dataset_init_op = graph2.get_operation_by_name('dataset_init')
# Initialize restored dataset
sess.run(
dataset_init_op,
feed_dict={
features_data_ph: features,
labels_data_ph: labels,
batch_size_ph: 32
}
)
# Compute inference for both batches in dataset
restored_values = []
for i in range(2):
restored_values.append(sess.run(restored_logits))
print('Restored values: ', restored_values[i][0])
# Check if original inference and restored inference are equal
valid = all((v == rv).all() for v, rv in zip(values, restored_values))
print('\nInferences match: ', valid)
これで印刷されます。
$ python3 save_and_restore.py
Epoch 0, batch 0 | Sample value: [-0.13851789 -0.3087595 0.12804556 0.20013677 -0.08229901]
Epoch 0, batch 1 | Sample value: [-0.00555491 -0.04339041 -0.05111827 -0.2480045 -0.00107776]
Epoch 1, batch 0 | Sample value: [-0.19321944 -0.2104792 -0.00602257 0.07465433 0.11674127]
Epoch 1, batch 1 | Sample value: [-0.05275984 0.05981954 -0.15913513 -0.3244143 0.10673307]
Epoch 2, batch 0 | Final inference | Sample value: [-0.26331693 -0.13013336 -0.12553 -0.04276478 0.2933622 ]
Epoch 2, batch 1 | Final inference | Sample value: [-0.07730117 0.11119192 -0.20817074 -0.35660955 0.16990358]
Saving...
INFO:tensorflow:Assets added to graph.
INFO:tensorflow:No assets to write.
INFO:tensorflow:SavedModel written to: b'/some/path/simple/saved_model.pb'
Ok
Restoring...
INFO:tensorflow:Restoring parameters from b'/some/path/simple/variables/variables'
Ok
Restored values: [-0.26331693 -0.13013336 -0.12553 -0.04276478 0.2933622 ]
Restored values: [-0.07730117 0.11119192 -0.20817074 -0.35660955 0.16990358]
Inferences match: True
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