[English translation may be some day]
Представляю вашему вниманию простейший пример работы с фреймворком для работы с Deep Learning – TensorFlow. В этом примере мы научим нейросеть определять положительние, отрицательные числа и ноль. Установку TensorFlow и CUDA я поручаю вам, эта задачка действительно не из легких)
Для решения задач классификации используются классификаторы. TensorFlow имеет несколько готовых высокоуровневых классификаторов, которые требуют минимальной конфигурации для работы. Сначала мы потренируем DNNClassifier с помощью датасета с положительными, отрицательными числами и нулем – с корректными “лейблами”. На человеческом уровне датасет представляет из себя набор чисел с результатом классификации (лейблами):
10 – положительное
-22 – отрицательное
0 – ноль
42 – положительное
… другие числа с классификацией
Далее запускается обучение, после окончания которого можно подавать на вход числа которые даже не входили в датасет – нейросеть должна корректно их определять.
Ниже приведен полный код классификатора с генератором датасета для обучения и входных данных:
import tensorflow import itertools import random from time import time class ClassifiedNumber: __number = 0 __classifiedAs = 3 def __init__(self, number): self.__number = number if number == 0: self.__classifiedAs = 0 # zero elif number > 0: self.__classifiedAs = 1 # positive elif number < 0: self.__classifiedAs = 2 # negative def number(self): return self.__number def classifiedAs(self): return self.__classifiedAs def classifiedAsString(classifiedAs): if classifiedAs == 0: return "Zero" elif classifiedAs == 1: return "Positive" elif classifiedAs == 2: return "Negative" def trainDatasetFunction(): trainNumbers = [] trainNumberLabels = [] for i in range(-1000, 1001): number = ClassifiedNumber(i) trainNumbers.append(number.number()) trainNumberLabels.append(number.classifiedAs()) return ( {"number" : trainNumbers } , trainNumberLabels ) def inputDatasetFunction(): global randomSeed random.seed(randomSeed) # to get same result numbers = [] for i in range(0, 4): numbers.append(random.randint(-9999999, 9999999)) return {"number" : numbers } def main(): print("TensorFlow Positive-Negative-Zero numbers classifier test by demensdeum 2017 (demensdeum@gmail.com)") maximalClassesCount = len(set(trainDatasetFunction()[1])) + 1 numberFeature = tensorflow.feature_column.numeric_column("number") classifier = tensorflow.estimator.DNNClassifier(feature_columns = [numberFeature], hidden_units = [10, 20, 10], n_classes = maximalClassesCount) generator = classifier.train(input_fn = trainDatasetFunction, steps = 1000).predict(input_fn = inputDatasetFunction) inputDataset = inputDatasetFunction() results = list(itertools.islice(generator, len(inputDatasetFunction()["number"]))) i = 0 for result in results: print("number: %d classified as %s" % (inputDataset["number"][i], classifiedAsString(result["class_ids"][0]))) i += 1 randomSeed = time() main()
Все начинается в методе main(), мы задаем числовую колонку с которой будет работать классификатор – tensorflow.feature_column.numeric_column(“number”) далее задаются параметры классификатора. Описывать текущие аргументы инициализации бесполезно, так как API меняется каждый день, и обязательно нужно смотреть документацию именно установленной версии TensorFlow, не полагаться на устаревшие мануалы.
Далее запускается обучение с указанием на функцию которая возвращает датасет из чисел от -1000 до 1000 (trainDatasetFunction), с правильной классификацией этих чисел по признаку положительного, отрицательного либо нуля. Следом подаем на вход числа которых не было в обучающем датасете – случайные от -9999999 до 9999999 (inputDatasetFunction) для их классификации.
В финале запускаем итерации по количеству входных данных (itertools.islice) печатаем результат, запускаем и удивляемся:
number: 4063470 classified as Positive number: 6006715 classified as Positive number: -5367127 classified as Negative number: -7834276 classified as Negative
Честно говоря я до сих пор немного удивлен что классификатор *понимает* даже те числа которым я его не обучал. Надеюсь в дальнейшем я разберусь более подробно с темой машинного обучения и будут еще туториалы.
GitHub:
https://github.com/demensdeum/MachineLearning
Ссылки:
https://developers.googleblog.com/2017/09/introducing-tensorflow-datasets.html
https://www.tensorflow.org/versions/master/api_docs/python/tf/estimator/DNNClassifier
