資源 | HiddenLayer：可視化PyTorch、TensorFlow神經網絡圖的輕量級工具！

選自GitHub

機器之心編譯

參與：張倩、王淑婷

本文介紹了一個面向 PyTorch 和 TensorFlow 神經網絡計算圖和訓練度量（metric）的輕量級庫——HiddenLayer，它適用於快速實驗，且與 Jupyter Notebook 兼容。

GitHub鏈接：https://github.com/waleedka/hiddenlayer

HiddenLayer 非常簡單，易於擴展，且與 Jupyter Notebook 完美兼容。開發該工具的目的不是爲了取代 TensorBoard 等高級工具，而是用在那些無需使用高級工具的用例中（殺雞焉用宰牛刀）。HiddenLayer 由 Waleed Abdulla 和 Phil Ferriere 編寫，已獲得 MIT 許可證。

1. 可讀的圖

使用 HiddenLayer 在 Jupyter Notebook 中渲染你的神經網絡圖，或者渲染 pdf 或 png 文件。Jupyter notebook 示例請參考以下鏈接：

• TensorFlow：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/tf_graph.ipynb
• Pytorch：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/pytorch_graph.ipynb

這些圖用於溝通高級架構。因此，低級細節在默認狀態下是隱藏的（如權重初始化 ops、梯度、一般層類型的內部 ops 等）。HiddenLayer 還將常用層序列疊在一起。例如，Convolution -> RELU -> MaxPool 序列比較常用，爲簡單起見，它們被合併在一個盒子裏。

自定義圖

隱藏、摺疊節點的規則是完全可定製的。你可以用 graph expressions 和 transforms 添加自己的規則。例如，使用以下命令可以將 ResNet101 中 bottleneck 塊的所有節點摺疊爲一個節點。

# Fold bottleneck blocks
    ht.Fold("((ConvBnRelu > ConvBnRelu > ConvBn) | ConvBn) > Add > Relu", 
            "BottleneckBlock", "Bottleneck Block"),

2. Jupyter Notebook 中的訓練度量

在 Jupyter Notebook 中運行訓練試驗非常有用。你可以繪製損失函數和準確率圖、權重直方圖，或者可視化一些層的激活函數。

在 Jupyter Notebook 之外：

在 Jupyter Notebook 外同樣可以使用 HiddenLayer。在 Python 腳本中運行 HiddenLayer，可以打開度量的單獨窗口。如果你使用的服務器沒有 GUI，可以將圖像截圖存儲爲 png 文件以備後查。該用例示例參見：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/history_canvas.py。

3. Hackable

HiddenLayer 是一個小型庫。它覆蓋基礎元素，但你可能需要爲自己的用例進行擴展。例如，如果你想將模型準確率表示爲餅圖，就需要擴展 Canbas 類，並添加新方法，如下所示：

class MyCanvas(hl.Canvas):
    """Extending Canvas to add a pie chart method."""
    def draw_pie(self, metric):
        # set square aspect ratio
        self.ax.axis('equal')
        # Get latest value of the metric
        value = np.clip(metric.data[-1], 0, 1)
        # Draw pie chart
        self.ax.pie([value, 1-value], labels=["Accuracy", ""])

示例參見：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/pytorch_train.ipynb 或 https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/tf_train.ipynb。

Demo

PyTorch：

• pytorch_graph.ipynb：此 notebook 展示瞭如何爲一些流行的 PyTorch 模型生成圖。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/pytorch_graph.ipynb
• pytorch_train.ipynb：展示瞭如何在 PyTorch 中追蹤和可視化訓練度量。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/pytorch_train.ipynb
• history_canvas.py：在沒有 GUI 的情況下使用 HiddenLayer 的示例。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/history_canvas.py

TensorFlow：

• tf_graph.ipynb：此 notebook 介紹瞭如何爲不同的 TF SLIM 模型生成圖。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/tf_graph.ipynb
• tf_train.ipynb：展示瞭如何在 TensorFlow 中追蹤和可視化訓練度量。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/tf_train.ipynb
• history_canvas.py：在沒有 GUI 的情況下使用 HiddenLayer 的示例。
• 地址：https://github.com/waleedka/hiddenlayer/blob/master/demos/history_canvas.py

安裝

1. 先決條件

a. Python3、Numpy、Matplotlib 和 Jupyter Notebook。

b. 用 TensorFlow 或 PyTorch。

c. 用 GraphViz 及其 Python 封裝來生成網絡圖。最簡單的安裝方式是：

**If you use Conda:**
```bash
conda install graphviz python-graphviz
```

**Otherwise:**
* [Install GraphViz](https://graphviz.gitlab.io/download/)
* Then install the [Python wrapper for GraphViz](https://github.com/xflr6/graphviz) using pip:
    ```
    pip3 install graphviz
    ```

2. 安裝 HiddenLayer

A. 從 GitHub 中安裝（開發者模式）

如果要在本地編輯或自定義庫，使用此選項。

# Clone the repository
git clone [email protected]:waleedka/hiddenlayer.git
cd hiddenlayer

# Install in dev mode
pip install -e .

B. 使用 PIP

pip install hiddenlayer

本文爲機器之心編譯，轉載請聯繫本公衆號獲得授權。