TensorBoard: Visualizing Learning(TensorBoard:可视化学习)
TensorBoard: Visualizing Learning
您将使用 TensorFlow 进行的计算( 如训练大量深度神经网络 )可能会很复杂且令人困惑。为了便于理解、调试和优化 TensorFlow 程序,我们已经包含一套名为 TensorBoard 的可视化工具。您可以使用 TensorBoard 来可视化您的 TensorFlow 图形,绘制关于图形执行的量化指标,并显示其他数据,如通过它的图像。当完全配置TensorBoard时,它看起来像这样:
本教程旨在让您开始使用简单的 TensorBoard 。还有其他资源可用!该TensorBoard的GitHub 上对 TensorBoard 使用情况,包括提示和技巧以及调试信息的更多的信息。
序列化数据
TensorBoard 通过读取 TensorFlow 事件文件进行操作,该文件包含运行 TensorFlow 时可以生成的摘要数据。以下是 TensorBoard 中总结数据的一般生命周期。
首先,创建您想从中收集摘要数据的TensorFlow 图形,然后决定使用摘要操作注解哪些节点。
例如,假设您正在训练用于识别MNIST数字的卷积神经网络。您想记录学习率随时间的变化,以及目标函数如何变化。通过将 tf.summary.scalar
操作附加到分别输出学习速率和丢失的节点来收集这些信息。然后,给每个scalar_summary
一个有意义的tag
,像'learning rate'
或'loss function'
。
也许,你也想看到从特定层出来的激活分布,或梯度或权重的分布。通过将tf.summary.histogram
ops 分别附加到梯度输出和保存权重的变量来收集这些数据。
在运行它们之前,TensorFlow 中的操作不会执行任何操作,或者操作依赖于它们的输出。我们刚刚创建的汇总节点是图形的外围设备:您当前运行的操作都不依赖于它们。所以,为了生成摘要,我们需要运行所有这些汇总节点。手动管理它们将非常乏味,因此可以使用tf.summary.merge_all
它们将它们组合成一个单独的操作,以生成所有摘要数据。
然后,您可以运行合并的摘要操作,该操作将在给定的步骤中生成包含所有摘要数据的序列化的Summary
protobuf对象。最后,要将此汇总数据写入磁盘,请将摘要protobuf传递给 tf.summary.FileWriter
。
FileWriter
将在其构造中需要LOGDIR (这个LOGDIR是非常重要的),它是在所有的事件都将被写出的目录。此外,FileWriter
可以在其构造函数中选择一个Graph
。如果它接收到一个Graph
对象,那么 TensorBoard 会将您的图形与张量形状信息一起可视化。这将使您更清楚地了解流过图表的内容:请参阅张量形状信息。
现在你已经修改了你的图表并拥有了一个FileWriter
,你就可以开始运行你的网络!如果你愿意,你可以每一步都运行合并的摘要操作,并记录大量的训练数据。不过,这可能比您需要的数据多。相反,请考虑每n
步运行合并的摘要操作。
下面的代码示例是对简单MNIST教程的修改,其中我们添加了一些摘要操作,并且每十步执行一次。如果您运行此操作并随后启动tensorboard --logdir=/tmp/tensorflow/mnist
,您将能够可视化统计数据,例如训练期间权重或准确度如何变化。下面的代码是摘录;完整的源代码在 这里。
def variable_summaries(var):
"""Attach a lot of summaries to a Tensor (for TensorBoard visualization)."""
with tf.name_scope('summaries'):
mean = tf.reduce_mean(var)
tf.summary.scalar('mean', mean)
with tf.name_scope('stddev'):
stddev = tf.sqrt(tf.reduce_mean(tf.square(var - mean)))
tf.summary.scalar('stddev', stddev)
tf.summary.scalar('max', tf.reduce_max(var))
tf.summary.scalar('min', tf.reduce_min(var))
tf.summary.histogram('histogram', var)
def nn_layer(input_tensor, input_dim, output_dim, layer_name, act=tf.nn.relu):
"""Reusable code for making a simple neural net layer.
It does a matrix multiply, bias add, and then uses relu to nonlinearize.
It also sets up name scoping so that the resultant graph is easy to read,
and adds a number of summary ops.
"""
# Adding a name scope ensures logical grouping of the layers in the graph.
with tf.name_scope(layer_name):
# This Variable will hold the state of the weights for the layer
with tf.name_scope('weights'):
weights = weight_variable([input_dim, output_dim])
variable_summaries(weights)
with tf.name_scope('biases'):
biases = bias_variable([output_dim])
variable_summaries(biases)
with tf.name_scope('Wx_plus_b'):
preactivate = tf.matmul(input_tensor, weights) + biases
tf.summary.histogram('pre_activations', preactivate)
activations = act(preactivate, name='activation')
tf.summary.histogram('activations', activations)
return activations
hidden1 = nn_layer(x, 784, 500, 'layer1')
with tf.name_scope('dropout'):
keep_prob = tf.placeholder(tf.float32)
tf.summary.scalar('dropout_keep_probability', keep_prob)
dropped = tf.nn.dropout(hidden1, keep_prob)
# Do not apply softmax activation yet, see below.
y = nn_layer(dropped, 500, 10, 'layer2', act=tf.identity)
with tf.name_scope('cross_entropy'):
# The raw formulation of cross-entropy,
#
# tf.reduce_mean(-tf.reduce_sum(y_ * tf.log(tf.softmax(y)),
# reduction_indices=[1]))
#
# can be numerically unstable.
#
# So here we use tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits on the
# raw outputs of the nn_layer above, and then average across
# the batch.
diff = tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(targets=y_, logits=y)
with tf.name_scope('total'):
cross_entropy = tf.reduce_mean(diff)
tf.summary.scalar('cross_entropy', cross_entropy)
with tf.name_scope('train'):
train_step = tf.train.AdamOptimizer(FLAGS.learning_rate).minimize(
cross_entropy)
with tf.name_scope('accuracy'):
with tf.name_scope('correct_prediction'):
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y, 1), tf.argmax(y_, 1))
with tf.name_scope('accuracy'):
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32))
tf.summary.scalar('accuracy', accuracy)
# Merge all the summaries and write them out to /tmp/mnist_logs (by default)
merged = tf.summary.merge_all()
train_writer = tf.summary.FileWriter(FLAGS.summaries_dir + '/train',
sess.graph)
test_writer = tf.summary.FileWriter(FLAGS.summaries_dir + '/test')
tf.global_variables_initializer().run()
在我们初始化FileWriters
之后,我们必须在FileWriters
像我们训练和测试模型时那样添加摘要。
# Train the model, and also write summaries.
# Every 10th step, measure test-set accuracy, and write test summaries
# All other steps, run train_step on training data, & add training summaries
def feed_dict(train):
"""Make a TensorFlow feed_dict: maps data onto Tensor placeholders."""
if train or FLAGS.fake_data:
xs, ys = mnist.train.next_batch(100, fake_data=FLAGS.fake_data)
k = FLAGS.dropout
else:
xs, ys = mnist.test.images, mnist.test.labels
k = 1.0
return {x: xs, y_: ys, keep_prob: k}
for i in range(FLAGS.max_steps):
if i % 10 == 0: # Record summaries and test-set accuracy
summary, acc = sess.run([merged, accuracy], feed_dict=feed_dict(False))
test_writer.add_summary(summary, i)
print('Accuracy at step %s: %s' % (i, acc))
else: # Record train set summaries, and train
summary, _ = sess.run([merged, train_step], feed_dict=feed_dict(True))
train_writer.add_summary(summary, i)
你现在都准备用 TensorBoard 将这些数据可视化。
启动TensorBoard
要运行TensorBoard,请使用以下命令(或者python -m tensorboard.main
)
tensorboard --logdir=path/to/log-directory
其中logdir
指向序列化的FileWriter
数据的目录。如果此logdir
目录包含包含来自单独运行的序列化数据的子目录,则TensorBoard将可视化来自所有这些运行的数据。一旦
TensorBoard 正在运行,请导航您的网络浏览器localhost:6006
以查看 TensorBoard。
当查看 TensorBoard 时,您会看到右上角的导航标签。每个选项卡代表一组可以可视化的序列化数据。
有关如何使用图形
选项卡可视化图形
的深入信息,请参阅 TensorBoard:图形
可视化。
有关TensorBoard的更多使用信息,请参阅 TensorBoard的GitHub。