cs20_6-1

2024-02-18 20:32:09

1. ConvNet

1.1 一些小知识点

tf中的tf.nn.conv2d的几个新感悟
```
tf.nn.conv2d(
    input,
    filter,
    strides,
    padding,
    use_cudnn_on_gpu=True,
    data_format='NHWC',
    dilations=[1, 1, 1, 1],
    name=None
)

Input: Batch size (N) x Height (H) x Width (W) x Channels (C)
Filter: Height x Width x Input Channels x Output Channels
(e.g. [5, 5, 3, 64])
Strides: 4 element 1-D tensor, strides in each direction
(often [1, 1, 1, 1] or [1, 2, 2, 1])
Padding: 'SAME' or 'VALID'
Dilations: The dilation factor. If set to k > 1, there will be k-1 skipped cells between each filter element on that dimension.
Data_format: default to NHWC
```
- Strides often [1,x, x, 1]: 因为stride 分别指定：batch, w, h, c 四个方向上的滑动，一般情况下我们肯定不想跳过某些batch和channel，所以1-th, 4-th一般是1. w & h 方向就根据情况来(但是现在一般是1 or 2)
- Padding: 'SAME' or 'VALID', SAME指的是通过 pad zero 来确保卷积前后的w x h 不变；VALID就是不确保，按照那个cs231n公式来计算卷积后结果
- Dilations: 用来实现膨胀卷积，一般 1-th, 4-th 都是1，原因同上面的stride(一般不想跳过某些batch, channel)，就算膨胀卷积运算，一般也只是跳过 w, h 方向上的一些值
更多类型的conv

conv2d/depthwise_conv2d/separable_conv2d
一个卷积核滤波的例子：学习使用 tf.image 和传统DIP的滤波操作
本实验主要用到是：tf.nn.xxx，定位是：中层API (middle-level)

1.2 CNN with MNIST

网络结构图
之前的一些知识点
- It’s also important to use variable scope so we can have variables with the same names for different layers (scope都有隔离变量作用域的功能): e.g. ‘conv1/weights’, ‘conv2/weights’
- 公用的功能要写成重用的方式：函数func/类class/乃至更高的抽象
- 由Conv/Pool进FC之前，应该把feature volume拉直为一个1-d vector(flattern)，又因为一般是一个batch输入，所以应该是 2-d tensor(第一维是batch_size, 第二维为拉直的vector)
- Conv后紧跟着relu, FC后面也可以接relu, Dropout紧跟在FC后面(除了最后一层加了softmax用于分类的FC除外)
- 在实践中何时validation ? ：往往是刚刚training一个epoch后立刻做下validation，甚至交替时间更短：During training, we alternate between training an epoch and evaluating the accuracy on the test set(有时候也在val set上做validation). We will track both the training loss and test accuracy on Tensorboard.
- eval: Count the number of right predictions in a batch
- tf.argmax() 的使用:
```
# tf.argmax(vector, 1)：返回的是vector中的最大值的索引号，如果vector是一个向量，那就返回一个值，如果是一个矩阵，那就返回一个向量，这个向量的每一个维度都是相对应矩阵行的最大值元素的索引号。

import tensorflow as tf
import numpy as np

A = [[1,3,4,5,6]]
B = [[1,3,4], [2,4,1]]

with tf.Session() as sess:
    print(sess.run(tf.argmax(A, 1))) # [4]
    print(sess.run(tf.argmax(B, 1))) # [2 1]
```
上次以及这次一些奇怪的错误
- tensorboard中的logdir，要么完全使用全路径(从根/开始)，要么使用(.., . 这样的)相对路径，即使tensorboard命令执行的路径当前有dir_A，也不知道直接写 "dir_A"，也必须写 "./dir_A"
  
  关于这个bug，我感觉是tensorboard里面实现问题，反正按照上述要求写就不会错
- 还有一个是tf(我是tf 1.12)的非常容易犯的错误(由于saver和旧的ckpt的不一致导致的)：
  
  Key conv_1/bias not found in checkpoint
  
  我第一次训练的时候，写的variable_scope name是conv1，所以对应有conv1/bias，然后training的结果ckpt也保存了。第二次我想要再次训练这个model，所以直接加载上次的ckpt，但是再次训练前我修改了variable_scope name为 conv_1, 所以计算图现在是conv_1/bias，而上一次training的ckpt是 conv1/bias，所以显示旧的ckpt上的tensor在目前的计算图上找不到。
  
  所以，解决方案有2：(1)把所有的tensor都改回去，和旧的ckpt中的graph定义完全一致；(2)清空旧的ckpt，不加载旧的ckpt，从零开始再训练一次
- 想起之前遇到pycharm的一个bug: A.py引入同目录下B.py但是pycahrm现实找不到B，解决方法：把A，B所在目录右键，然后 "mark directory as Resource Root" (感觉这算是pycharm的一个小bug ?)
- 关于coding中，个人对于 l (小写L)和 1(数字1), 个人感觉：如果非要写 conv 1 ，就写成 conv_1提醒自己后面的是数字1，不然很容易混淆数字 1 和小写L的l

1.3 tf.layer

定位：Higher level libraries like Keras, Sonnet
一些api初步熟悉：tf.layers.conv2d, tf.layers.max_pooling2d, tf.layers.dense, tf.layers.dropout
有点奇怪：几乎一样的逻辑，Layer版的抖动很大，而且loss偏小，难道tf.nn与tf.layer两个版本代码有啥根本区别吗？有时间再对比下，TODO

1.4 参考

https://docs.google.com/document/d/1ph43FB5fZ_iarPTjIXhdtDvHJOpk4ncI2vDyxnOWcqM/edit

码农公寓

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1.2 CNN with MNIST

1.3 tf.layer

1.4 参考

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